曲线测绘仪、绘制方法、测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种曲线绘图仪，及曲线测量仪，特别是涉及一种曲线绘图方法和测量方法。
【背景技术】
[0002]在日常学习、教学或生产过程中，经常需要根据圆锥曲线方程画出图形，或是根据图形列出方程。但是市面上并没有能够完整地提供类似功能的设备或者仪器。
[0003]因此有必要制作一个能够绘制和测量圆锥曲线的仪器。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能便捷、准确地获得曲线的曲线测绘仪。
[0005]本发明的目的在于还提供一种能便捷、准确地获得曲线的曲线绘制方法。
[0006]本发明的目的在于还提供一种能便捷、准确地获得曲线的曲线测量方法。
[0007]为了达成上述目的，本发明的解决方案是:
[0008]—种曲线测绘仪，包括点捕捉机构和输出机构，还包括曲线判定单元，曲线判定单元包括曲线数据库和曲线方程解析模块；所述点捕捉机构和所述曲线数据库的输出端分别连接曲线方程解析模块的输入端，曲线方程解析模块的对应输出端分别连接输出机构的对应输入端、点捕捉机构的对应输入端和所述曲线数据库的对应输入端；曲线数据库内存储有多个能对应生成各曲线图的方程；其中:
[0009]所述点捕捉机构获取原点坐标并输送至曲线判定单元；曲线方程解析模块根据所述原点坐标以逐点带入法解算出该方程对应的曲线图上的轨迹点坐标，并输送至输出机构；输出机构根据原点坐标以可见的方式显示该曲线图；或者其中:
[0010]所述点捕捉机构获取原点坐标及曲线图上至少两个轨迹点的坐标，并输送至曲线判定单元；曲线方程解析模块根据所述原点坐标以及两个轨迹点的坐标，从曲线数据库内调出曲线图对应的方程；曲线方程解析模块根据原点坐标，以逐点带入法解算出该方程对应的曲线图上的轨迹点坐标，并输送至输出机构，以可见的方式显示该曲线的方程和/或轨迹点坐标。
[0011]所述点捕捉机构包括操纵杆以及光或图像的捕捉头，操纵杆上设置捕捉头，捕捉头的输出端分别连接所述曲线方程解析模块的输入端和所述输出机构的对应输入端。
[0012]所述输出机构包括绘图轨道、绘图驱动部和绘图笔，绘图笔设置在绘图轨道上，绘图驱动部分别连接绘图轨道和绘图笔，驱动绘图笔沿着绘图轨道绘出所述曲线图。
[0013]所述绘图驱动部采用闭环电机，闭环电机包括连接的步进电机和旋转编码器，旋转编码器的对应输出端连接所述曲线方程解析模块的对应输入端。
[0014]所述绘图笔采用激光笔，激光笔的输入端以有线或无线的方式连接所述曲线方程解析模块的输出端。
[0015]所述输出机构包括显示屏，显示屏的输出端连接所述曲线方程解析模块的输入端，以输入所述设定点，和/或所述曲线方程解析模块的输出端连接显示屏的输入端，以显示所述曲线图。
[0016]所述输出机构包括数码管模块，数码管模块的输出端连接所述曲线方程解析模块的输入端，以输入所述设定点坐标；或者所述曲线判定单元采用树莓派。
[0017]—种曲线绘制方法，依次通过以下步骤实现:
[0018]步骤1:选定方程；
[0019]步骤2:通过逐点带入法解算出该方程对应的曲线图上的轨迹点坐标；否则返回步骤1;
[0020]步骤3:根据设定原点的坐标，以可见的方式显示该曲线图。
[0021]所述曲线为圆锥曲线。
[0022]一种曲线测量方法，依次通过以下步骤实现:
[0023]步骤1:获取曲线的原点坐标，以及曲线上至少两个轨迹点的坐标；
[0024]步骤2:根据原点和轨迹点的坐标，解算出该曲线图对应的方程，否则返回步骤1，获取另一个轨迹点的坐标；
[0025]步骤3:根据原点坐标，以逐点带入法解算出该方程对应的曲线图上的轨迹点坐标，并输送至输出机构，以可见的方式显示该曲线的方程和/或轨迹点坐标。
[0026]采用上述结构后，本发明的曲线测绘仪具有以下有益效果:本发明可以在纸上画出任意类型图形，且能根据已有的曲线图形解算方程，填补了这一领域在实际应用中的空白。
[0027]采用上述方案后，本发明的曲线绘制方法、曲线测量方法具有以下有益效果:既能够绘制圆锥曲线又能够解算圆锥曲线，自动解算获取所设方程的圆锥曲线上的任一轨迹点的坐标，填补了这一领域在实际应用中的空白。
【附图说明】
[0028]图1为本发明的结构示意图。
[0029]图2为本发明的结构框图。
[0030]图3为本发明的流程框图。
[0031]图中:
[0032]绘图轨道1
[0033]绘图驱动部2
[0034]绘图笔3
【具体实施方式】
[0035]为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
[0036]如图1至3所示，本发明的曲线测绘仪，主要包括点捕捉机构、曲线判定单元和输出机构，曲线判定单元包括曲线数据库和曲线方程解析模块。
[0037]点捕捉机构和曲线数据库的输出端分别连接曲线方程解析模块的输入端，曲线方程解析模块的对应输出端分别连接输出机构的对应输入端、点捕捉机构的对应输入端和所述曲线数据库的对应输入端。
[0038]点捕捉机构获取多个设定点并输送至曲线判定单元。
[0039]曲线数据库内存储有多个能对应生成各曲线图的方程。
[0040]曲线方程解析模块根据所述原点坐标以逐点带入法解算出该方程对应的曲线图上的轨迹点坐标解算出该方程对应的曲线图的轨迹点坐标，并输送至输出机构。这里的轨迹点是指曲线图上的任一点。逐点带入法是指，以原点X轴，y轴为(0，0)为例进行说明，以1为单位，将轨迹点的X轴坐标为1、2、3、4、5、6……，逐个带入方程，计算各轨迹点对应的1轴坐标。以此类推，原点X轴，y轴为(10，15)的，将各轨迹点的坐标根据原点换算一下，再以逐点带入法解算出该方程对应的曲线图上的各轨迹点坐标。
[0041]输出机构以可见的方式显示该曲线图。
[0042]较佳地，点捕捉机构包括操纵杆以及光或图像的捕捉头，操纵杆上设置捕捉头，捕捉头的输出端分别连接曲线方程解析模块的输入端和输出机构的对应输入端。
[0043]输出机构包括绘图轨道1、绘图驱动部2和绘图笔3。绘图轨道包括X轴轨道和y轴轨道。绘图笔设置在绘图轨道上，绘图驱动部分别连接绘图轨道和绘图笔，驱动绘图笔可沿着X轴和1轴移动，最终绘出曲线图。
[0044]绘图驱动部可采用闭环电机，闭环电机包括连接的步进电机和旋转编码器，旋转编码器的对应输出端连接曲线方程解析模块的对应输入端。绘图笔采用激光笔，激光笔的输入端以有线或无线的方式连接曲线方程解析模块的输出端。
[0045]输出机构包括显示屏，显示屏的输出端连接曲线方程解析模块的输入端，以输入设定点，和/或曲线方程解析模块的输出端连接显示屏的输入端，以显示曲线图。另外，输出机构还可包括数码管模块，或者以数码管模块替换显示屏。数码管模块采用现有结构，包括数码管、管控模块等，数码管模块的输出端连接曲线方程解析模块的输入端，以输入设定点坐标。
[0046]较佳地，曲线方程解析模块通过接口连接电脑，这样通过电脑操控，既方便又快捷。
[0047]另外本发明作为测量仪，点捕捉机构获取原点坐标及曲线图上至少两个轨迹点的坐标，并输送至曲线判定单元；曲线方程解析模块根据所述原点坐标以及两个轨迹点的坐标，从曲线数据库内调出曲线图对应的方程，并以逐点带入法解算出该方程对应的曲线图的轨迹点坐标，并输送至输出机构；输出机构可采用显示屏、投影仪等，以可见的方式显示该曲线的方程和/或轨迹点坐标。
[0048]本发明的曲线绘制方法，依次通过以下步骤实现:
[0049]步骤1:从多个已有的方程中选定方程，方程可预先设定多个，各方程分别对应不同的曲线图。
[0050]步骤2:根据设定的原点坐标，通过逐点带入法解算出该方程对应的曲线图的轨迹点坐标；否则返回步骤1 ;
[0051]步骤3:根据设定的原点坐标，或者重新设定的原点坐标，以可见的方式显示该曲线图。
[0052]较佳地，步骤1中，获取设定点为圆锥曲线的原点坐标。
[0053]本发明的曲线测量方法，依次通过以下步骤实现:
[0054]步骤1:获取已绘制好的图象或曲线图上的坐标原点坐标，以及另外两个任意轨迹点的坐标；
[0055]步骤2:根据原点坐标，将2个轨迹点的坐标进行换算，将换算后的2个轨迹点的坐标逐个代入方程，从多个方程中解算出符合2个轨迹点坐标的方程，否则返回步骤1，获取另一个轨迹点的坐标；
[0056]步骤3:曲线方程解析模块根据原点坐标，以逐点带入法解算出该方程对应的曲线图上的各轨迹点坐标，并输送至输出机构，输出机构以可见的方式显示该曲线的方程和/或轨迹点坐标。
[0057]本发明既能自动解算获取所设方程为圆锥曲线上的任一轨迹点的坐标，也能测量出该曲线图上的轨迹点的坐标。
[0058]实施例一
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