Фотоэлектрический растровый интерполятор

 

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ PACTPOffilP ИНТЕРПОЛЯТОР, содержащий осветитель, оптически соединенный через измерительную и индикаторную решетки с фотоприемниками , выходы которых соеди иены с входами усилителей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности интерполятора, в него введены ключи, преобразователи напряжение - частота, оперативные запоьлкнакщкв устройства, вычислитель , ждущие мультивибраторы, триггеры , элементы НЕ, формирователь импульсов и генератор тактовых импульсов , выход которого через формирователь импульсов соединен с первъгм входом первого триггера, первый выход которого через первый элемент НЕ соединен с первым входом вычислителя , выход которого через первый ждущий мультивибратор соединен с входом второго триггера и первыми входами первого и второго оперативных запоминаквдих устройств и первого и второго ключей, выходы первого и второго ключей соединены с вторалми входами соответственно первого и второго оперативных запоминающих устройств , выходы которых соединены с вторым и третьим входами вычислителя, выход первого триггера соединен с первыми входами третьего и четвертого ключей, выходы соединены с четвертым и пятым входами вычислителя соответственно, выход второго триггера соединен с вторым входом четвертого ключа, входами второго и третьего элементов НЕ и BxOJCtoM второго ждущего мультивибратора, первы выход которого соединен с шестым входом вычислителя, а второй выход с третьим входом первого оперативно- § го аапоминакйдего устройства, выход . второго элемента НЕ соединен с вторым входом третьего ключа, выход третьего элемента НЕ соединен с входом третьего ждущего мультивибратора, первый выход которого соединен с седьмым входом вычислителя, а второй - с третьим входом второго опера тивного запоминающего устройства, выходы усилителей соединены с вхсудами первого и второго преобразователей напряжение - частота, первые выходы которых соединены с третьими входами третьего и четвертого ключей соответственно, вторые выходы первого и второго преобразователей соединены с вторыми входами первого и второго ключей соответственно , а индикаторная решетка расположена между измерительной решеткой и фотоприемниками.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО).(ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН..®Ua

3(59 6 08 С 9 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3486918/18-24 (22) 31.08 ° 82 (46) 07.02.84 Бюл. Р 5 (72) И.И.Стейкунас (71) Вильнюсский филиал Эксперимен-. тального научно-исследовательского института металлорежущих станков (53) 681.325 (088.8) (56) 1. Фотоэлектрические преобразователи информации. Под ред. Л.Н. Преснухина. N. Машиностроение, 1974, с. 207-208.

2. Там же, с. 179-180 (прототип). (54) (57) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСТРОВЫР

ИНТЕРПОЛЯТОР, содержащий осветитель, оптически соединенный через измерительную и индикаторную решетки с фотоприемниками, выходы которых соединены с входами усилителей, о т л и чающий с я тем, что, сцелью повышения точности интерполятора, в него введены ключи, преобразователи напряжение — частота, оперативные запоминающие устройства, вычислитель, ждущие мультивибраторы, триггеры, элементы НЕ, формирователь импульсов и генератор тактовых импульсов, выход которого через формирователь импульсов соединен с первым входом первого триггера, первый выход которого через первый элемент

НЕ соединен с первым входом вычислителя, выход которого через первый ждущий мультивибратор соединен с входом второго триггера и первыми входами первого и второго оперативных запоминающих устройств и первого и второго ключей, выходы первого и второго ключей соединены с вторыми входами соответственно первого и второго оперативных запоминающих уст- ройств, выходы которых соединены с вторым и третьим входами вычислителя, -выход первого триггера соединен с первыми входами третьего и четвертого ключей выходы которых соединены с четвертым и пятым входами вычислителя соответственно, выход второго триггера соединен с вторым входом четвертого ключа, входами второго и третьего элементов НЕ и вхсфом второго ждущего мультивибратора, первыР выход которого соединен с шестым входом вычислителя а второй выход

У

Я с третьим входом первого оперативно- Е го запоминающего устройства, выход второго элемента НЕ соединен с вторым входом третьего ключа, выход третьего элемента НЕ соединен с входом третьего ждущего мультивибратора, первый выход которого соединен с седьмым входом вычислителя, а вто-рой — с третьим входом второго опера тивного запоминающего устройства, выходы усилителей соединены с входами первого и второго преобразователей напряжение — частота, первые выходы которых соединены с третьими входами третьего и четвертого ключей соответственно, вторые выходы первого и второго преобразователей соединены с вторыми входами пер- вого и второго ключей соответственно, а индикаторная решетка расположена между измерительной решеткой и фотоприемниками.,1072081

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и мсжет быть использовано при разработке растровых стеклянных линейных и угловых преобразователей перемещений для станков с программным управлением и координатно-измерительных машин.

Изнестен фотоэлектрический раст ровый интерполятор,содержащий осве-. титель, оптически соединенный через измерителыую и индикаторную решетки с фотоприемником, выход фотоприемника соединен с блоком преобразования сигнала, выход которого соеди. нен с шагоным распределителем, выход шагового распределителя соединен с ныводом обмотки отсчетного электромагнитного сканирующего преоб разователя (1), Недостатками известного интерполятора являются его сложность и ограниченные возможности н динамике.

Наиболее близким к предлагаемому является фотоэлектрический растровый интерполятор,содержащий ckнетитель, оптически соединенный через последовательно расположенные индикаторную и измерительные решетки с фотоприемниками, выходы которых соединены с входами усилителей, выходы усилителей через дифференцирующие цепочки, элементы И, ИЛИ соединены со съемником (2).

Недостатком изнестного интерполятора является низкая точность, обусловленная нестабильностью параметров осветителя, фотоприемников и колебаниями напряжения питания.

Цель изобретения — повышение точности интерполятора.

Поставленная цель достигается тем, что и фотоэлектрический растровый.интерполятор, содержащий осветитель, оптически соединенный через измерительную и индикаторную решетки с фотоприемниками, выходы которых соединены с входами усилителей, введены ключи, преобразователи напряжение.-- частота, оперативные запоминающие .устройства, вычислитель, ждущие мультинибраторы, триггеры, элементы НЕ, формирователь импульсов и генератор тактовых импульсов, ныход которого через формирователь импульсов соединен с первым входом первого триггера, первый ныход кото-. рого через первый элемент НЕ соединен с первым входом вычислителя, выход которого через первый ждущий мультинибратор соединен с входом второго триггера и перными входами первого и второго оперативных запоминающих устройств и первого и второго ключей, ныходы первого и второ. го ключей соединены с вторыми нхода ми соответственно первого и второго

40 оперативных запоминающих устройстн, выходы которых соединены с вторым и третьим входами вычислителя, выход первого триггера соединен с первыми входами третьего и четвертого ключей, выходы которых соединены с четвертым и пятым входами вычислителя соответственно, выход второго триг- . гера соединен с вторым входом четвертого ключа, входами второго и третьего элементов НЕ и входом второго ждущего мультивибратора, пер- . вый выход которого соединен с шестым входом вычислителя, а второй выход — с третьим входом первого one. ратинного запоминающего устройства, выход второго элемента НЕ соединена с нторым входом третьего ключа, выход третьего элемента НЕ соединен с входом третьего ждущего мультивибратора, первый выход которого соединен с седьмым входом вычислителя, а второй — с третьим входом второго оперативного -запоминающего устройства, выходы усилителей соединены с входами первого и второго преобразователей напряжение — частота, первые выходи которых соединены с третьими входами третьего и четвертого ключей соотнетстненно, вторые выходы первого и второго преобразователей соединены с вторыми входами первого и второго ключей соответственно, а индикаторная решетка расположена между измерительной решеткой H фотоприемниками.

На фиг. 1 представлена структурная схема фотоэлектрического растрового интерполятора; на фиг. 2 световая характеристика решетки фотоприемника.

Предлагаемый интерполятор содержит осветитель 1, измерительную решетку 2, индикаторную решетку 3, фотоприемники 4 и 5, усилители 6 и 7, преобразователи 8 и 9 напряжение— частота, генератор 10 тактоных импульсов, формирователь 11 импульсов, триггер 12, элемент НЕ 13, ключи 14 и 15, элемент НЕ 16, ключи 17 и 18, оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) 19 и 20, ждущий мультивибратор 21, элемент НЕ 22, триггер 23, ждущие мультивибраторы 24 и 25, вычислитель 26 и индикатор 27.

Индикаторная решетка содержит дне щели, одна из которых смещена на половину шаra измерительной решетки относительно ее просвета.

Вычислитель 26 может быть выполнен на основе микро-ЭВМ, специализированной только для вычисления текущей абсциссы растра измерительной решетки 2.

На оси абсцисс (фиг. 2а) отложены фотопоток F и ширина растра измерительной решетки, а на оси ординат отложены ток фотоприемника 4 или 5.

1072081

На фиг. 2 обозначены:

Qb = br — ширина растра (известна, как параметр решетки); оа=Ьк — текущая абсцисса растра;

Ь) = максимальные точки при

b =3w 3 полностью открытом растре;

1 ас-3 )

" J - -ток при текущей абсциссе. ае- 3„,) с

Известно, что оа ас ас оЬ Я ""0 oQ=ob b, Ж оа ае ас

= — uau oa=ob

ob bf. Ы (2)

Приравнивая выражение (1) к выРажению (2), получаем ( (3}

Ы Ьа

Из выражения (1) и (3) получаем, что ае ас оа=оЪ вЂ” = оЪ—

Ы ЬЗ I к (п - (м

Иэ уравнения (5) следует, что при изменении наклона прямой световой характеристики фотоприемников 4 и 5 не меняется величина абсциссы, растра. Наклон прямой может меняться от стирания параметров осветителя, Фотоприемников 4 и 5, от изменения их напряжения питания, от изменения прозрачности растра, изменения расстояния между измерительной и индикаторными щетками 2 и 5 и др.

Вычислитель 26 вычисляет значение текущей абсциссы растра по формулам оа =оЬ (- — ) =оЪ 1- — ) .)1 ь„ь„ - —,", =ь„ -,— ".

Фотоэлектрический растровый интер полятор работает следующим образом.

От осветителя 1 свет через изме.рительную 2 и индикаторную 3 решетки поступает на фотоприемники 4 и 5, в которых вырабатываются токи, соответствующие перемещению измеритель.— ной решетки 2 относительно индикатор ной решетки 3. Эти токи посредством усилителей 6 и 7 и преобразователей

8 и 9 напряжения — частота преобраэо вываются в частоту °

Поэтому формула (7) приобретает вид (ь„=ь. (-" — „", ь. („ "

5 (О

Допустим, что первоначально работаем с фотоприемником 5 и н исходном положении н ОЗУГО записана величина Э,= Nл1, ключ 17 открыт ° Измеритель. ная решетка 2 двигается по направлению, указанному стрелкой.

Генератор 10 тактовых импульсов через формирователь 11 закрывает и открывает ключ 17. При открытом ключе 17 в последовательном коде записываются импульсы из преобразователя 9 напряжение — частота н буферную память вычислителя. Когда триггер 12 выключается, запись прекращается.

Допустим, что записали Н импульсов.

При ключенном триггере 12 от элемента НЕ 13 в нычислитель 26 поступает управляющий сигнал, под воздействием которого вычислитель 26, имея н памяти информацию — числа Nrn и йx, по формуле (8) определяет текущую абсциссу ЬК . Результаты вычисления поступают в индикатор 27, например, дисплей или в цифровой индикатор.

Таким образом, за каждую половину периода сигнала генератора 10 тактовых импульсов выполняются вычисления по формуле (8), т.е ° определяется текущая абсцисса Ьк.

Когда растры измерительной 2 и индикаторной 3 решеток перекрываются и свет на фотоприемник 5 не попадает, тогда bx - Ь(л и вычислитель 26 вырабатывает управляющий сигнал, под воз35 действием которого запускается ждущий мультивибратор 25. Длительность выходного сигнала последнего должна быть равна половине периода генератора 10 тактовых импульсов. Ilo сигналу

40 ждущего мультивибратора 25 включается триггер 23. В исходном положении ключ 15 был закрыт, а ключ 17 был открыт. При включении триггера 23 ключ 15 открывается, а ключ 17 закры45 вается ° Под управляющим сигналом ждущего мультивибратора 25 открыва,ется на длительность половины периода генератора 10 тактовых импульсов ключ 14, вследстние этого в ОЗУ 19

50 записывается код тока (= М (л так как на фотоприемник 4 падает максимальный световой поток.

Одновременно открывается ключ 18, но записать информацию н ОЗУ 20 невозможно, так как .на фотоприемник 5

55 не падает свет.

При включении триггера 23 запускается ждущий мультинибратор 24.

Под воздействием его сигнала стирается запись н ОЗУ 20 и в буферной

60 памяти вычислителя 26 °

При дальнейшем движении измерительной решетки 2 работает Фотоприемник 4 и вычисление текущей абсцис1 сы Ь х производится аналогично.

Когда при .вычислении достигается

1072081

bx = Ъ rn производится переключение на другой фотоприемник 5.

При движении измерительной решетки 2 абсцисса растра. линейно увеличивается (фиг. 2), а световой поток по линейному закону уменьшается, поэтому текущая абсцисса растра вычисляется по уравнению (8) .

Получаем, что

ВНИИПИ Заказ 131/42

Тир 93к Подпи сное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4

Интерполятор позволяет интерполировать широкие растры порядка миллиметра и более. Пределы интерполяции может ограничить только нелинейность световой характеристики.

В случае использования данного интерполятора отпадает необходимость изготовления линеек с микронньми растрами.

Известные интерполяторы позволяют

IG интерполировать в còðîão ограниченное число течек, порядка в несколько десятков, а предлагаемый — непрерывно по всей ширине растра, чем и опре деляется технико-экономический эф.фект при его использовании.