Устройство для фотоэлектрического измерения углов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ -углов, содержащее первьй и второй фотоприемники, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго усилителей, выход первого усилителя соединен с первым входом блока управления , селектор, первый вход которого соединен с выходом блока управления , второй вход - с выходом генератора тактовых импульсов, а выход соединен с первым входом первого счетчика , второй вход первого счетчика соединен с выходом первого формирователя , а выход - с блоком индикации, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения узлов, оно содержит первый элемент И, первый триггер, второй счетчик и блок задания временных интервалов, вход которого соединен с выходом генератора трактовых импульсов, а выход с входом второго счетчика и с первым входом первого триггера, выход второго счетчика соединен с третьим входом первого счетчика и с. входом первого усилителя, входы первого элемента И соединены соответственно с выходами первого триггера и второго усилителя, а выход - с вторым входом блока управления. 2. Устройство по п. 1, о т л ичающе-еся тем, что блок задания временных интервалов содержит элемент ИЛИ, первый и второй компараторы , третий и четвертый счетчики, второй и третий формирователи, второй и третий элементы И, второй триггер , дополнительный усилитель-формирователь , фотоприемник, выход которого соединен с входом дополнитель .ного усилителя-формирователя, вход а S второго триггера соединен с выходом дополнительного усилителя-формироват (Л теля, первый выход соединен с входом второго формирователя и с первым входом второго элемента И, а второй выход - с входом третьего формирователя и вторым входом третьего элемента И, входы третьего счетчика соединены соответственно с выходами второго элемента И, второго формирова00 4 теля и с первым выходом первого компаратора , а выход - с входом перво00 ОО О го компаратора, входы четвертого счетчика соединены соответственно с выходами третьего элемента И, третьего формирователя и с первым выходом второго компаратора, а выход - с входом первого компаратора, входы элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами первого и второго компараторов, а выход является выходом блока задания временньпс интервалов , второй вход второго элемента И соединен с вторым входом третьего элемента И и является входом блока задания временных интервалов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (29) (222

3(S22 G 06 К 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3504430/18-24 (22) 21.10.82 (46) 07.04.84. Бюл. Ф 13 (72) К.И. Богатыренко, А.В. Горушкин и В.Е. Тырса (71) Харьковский автомобильно-дорожный институт им. Комсомола Украины (53) 681.327(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

-517785,кл. G 06 К 11/06, опублик. 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

У 514311, кл. G 06 К 11/00., опублик.

1975 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ, содержащее первый и второй фотоприемники, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго усилителей, выход первого усилителя соединен с первым входом блока управления, селектор, первьй вход которого соединен с выходом блока управления, второй вход — с выходом генератора тактовых импульсов, а выход соединен с первым входом первого счетчика, второй вход первого счетчика соединен с выходом первого формирователя, а выход — с блоком индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения узлов, оно содержит первьй элемент И, первый триггер, второй счетчик и блок задания временных интервалов, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход— с входом второго счетчика и с первым входом первого триггера, выход второго счетчика соединен с третьим входом первого счетчика и с, входом первого усилителя, входы первого элемента И соединены соответственно с выходами первого триггера и второго усилителя, а выход — с вторым входом блока управления.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е- е с я тем, что блок задания временных интервалов содержит элемент ИЛИ, первый и второй компараторы, третий и четвертый счетчики, о второй и третий формирователи, второй и третий элементы И, второй триггер, дополнительный усилитель-формирователь, фотоприемник, выход которого соединен с входом дополнитель.ного усилителя-формирователя, вход ,второго триггера соединен с выходом дополнительного усилителя-формирова теля, первый выход соединен с входом второго формирователя и с первым входом второго элемента И, а второй выход — с входом третьего формирователя и вторым входом третьего элемента И, входы третьего счетчика соединены соответственно с выходами второго элемента И, второго формирователя и с первым выходом первого компаратора, а выход — с входом первого компаратора, входы четвертого счетчика соединены соответственно с выходами третьего элемента И, третьего формирователя и с первым выходом второго компаратора, а выход — с входом первого компаратора, входы элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами первого и второго компараторов, а выход является выходом блока задания временных интервалов, второй вход второго элемента И соединен с вторым входом третьего элемента И и является входом блока задания временных интервалов.

1084836

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в устройствах для измерения углов и кодиь рования графической информации..

Известно устройство для измерения углов, содержащее лазер, оптически связанный со стартовым и с гоповым фотоприемниками, узел развертки, соединенный с блоком обработки сигналоь фотоприемников (1j .

Известно также устройство для фотоэлектрического измерения углов, содержащее первый и второй фотоприемники, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго усилителей, выход первого

1 усилителя соединен с первым входом блока управления, селектор, первый выход которого соединен с выходом блока управления, второй вход— с выходом генератора тактовых импульсов, выход соединен с первым входом первого счетчика, второй вход первого счетчика соединен с выходом первого формирователя а выход— о Оиокои индикации (2

Недостатком известных устройств является недостаточно высокая точность измерения, обусловленная тем, что в них нестабилен гериод механической развертки, как часть которого определяется неизвестный угол

Целью изобретения является повыщение точности измерения углов.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для фотоэлектрического измерения углов, содержащее первый и второй фотоприемники, выхо40 ды которых соединены соответственно с входами первого и второго усилителей, выход первого усилителя соединен с первым входом блока управления, селектор, первый вход которого со45 единен с выходом блока управления, второй вход с выхоцом генератора так-, товых импульсов, а выход соединен с первым входом первого счетчика, второй вход первого счетчика соединен с выходом первого формирователя, а выход — e блоком индикации,,введены первый элемент И, первый триггер, второй счетчик и блок задания временных интервалов, вход которого соединен с выходом генератора тактовых 55 импульсов, а выход — с входом второго счетчика и с первым входом первого триггера, выход второго счетчика соединен с третьим входом первого счетчика и с входом первого усилителя, входы первого элемента H соединены соответственно с выхоцами первого триггера и второго усилителя, а выход — с вторым входом блока управления.

Кроме того, блок задания временных интервалов содержит элемент ИЛИ, первый .и второй компараторы, третий и четвертый счетчики, второй и третий формирователи, второй и третий элементы И, второй триггер, дополнительный усилитель-формирователь, фо.топриемник, выход которого соединен с входом дополнительного усилителяформирователя, вход второго триггера соединен с выходом дополнительного усилителя-формирователя, первый вы- . ход соединен с входом второго формирователя и с первым входом второго элемента И, а второй выход -- с входом третьего формирователя и вторым входом третьего элемента И, входы третьего счетчика соединены соответственно с выходами второго элемента И, второго. формирователя и с первым выходом первого компаратора, а выход — c входом первого комнаратора, входы четвертого счетчика соединены соответственно с выходами третьего элемента И, третьего формирователя и с первым выходом второго компаратора, а выход - с входом первого компаратора, входы элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами первого и второго компараторов, а выход является выходом блока задания временных интервалов, второй вход второго элемента И соединен с вторым входом третьего элемента И и является входом блока задания временных интервалов.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит первый и второй фотоприемники (не показаны), первый и второй усилители 1 и 2, элемент И Зб.первый триггер 4, блок

5 управления, селектор 6, генератор

7 тактовых импульсов, первый счет" чик 8, первый формирователь 9, блок

10 индикации, второй счетчик 11, блок 12 задания временных интервалов, дополнительный фотоприемник 13, дополнительный усилитель-формирователь

14, второй триггер 15, второй и третий элементы И 16 и 17, второй и тре1084836

25 тий формирователи 18 и 19, третий и четвертый счетчики 20 и 21, первый и второй компараторы 22 и 23 и элемент ИЛИ 24.

Входы усилителей 1 и 2 соединены 5 с выходами. соответствующих фотоприемников, входы элемента И 3 соединены соответственно с выходами усилителя

2 и первого триггера 4, выход первого элемента 3 И соединен с первым вхое дом блока 5 управления, входы селектора 6 соединены соответственно с выходами блока 5 управления и генератора 7 тактовых импульсов, а выход с первым входом первого счетчика

8, второй вход первого счетчика 8 соединен с выходом первого формирователя 9, а выход — с блоком 10 индикации, выход второго счетчика 11 соединен с входом первого формиро- 20 вателя и с третьим входом первого счетчика, вход блока 12 задания временных интервалов соединен с выходом генератора 7 тактовых импульсов, а выход — с входом второго счетчика и с первым входом первого триггера, выход первого усилителя соединен с вторыми входами первого. триггера и блока управления, вход дополнительного усилителя-формирователя соеди- 30 нен с выходом фотоприемника, а выход — с входом второго триггера, выходы которого соеДинены соответственно с входами второго и третьего формирователей 18 и 19 и с первыми входами второго и третьего элемен- . тов И 16 и 17, выходы элементов И

16 и 17 соединены с первыми входами соответственно второго и третьего счетчиков, выходы второго и треть- 40 его формирователей соединены с вторыми входами соответственно второго и третьего счетчиков 20 и 21, третьи входы второго и третьего счетчиков

20 и 21 соединены с первыми выходами 45 соответственно первого и второго компараторов 22 и 23, а выходы— с входами первого и второго компараторов 22 и 23, входы элемента ИЛИ 24 соединены соответственно с выходами 50 первого и второго компараторов 22 и 23, а выход является выходом блока

12 задания временных интервалов, второй вход второго элемента И 16 соединен с вторым входом третьего эле- 55 мента И 17 и является вхбдом блока 12 задания временных интер валов.

Устройство работает следующим образом.

Луч лазера, разворачиваясь в плоскости при помощи узла развертки, последовательно проходит по чувствительным площадкам стартового и стопового фотоприемников, установленных в плоскости развертки. Усилители 1 и 2 по импульсным сигналам с выходов фотоприемников формируют соответственно опорный импульс t1 определяющий начало измеряемого интервала, и интервальный импульс t, определяющий окончание интервала. Если элемент И

3 открыт, .опорный импульс поступает на первый вход блока 5 управления, на второй вход которого непосредственно подается интервальный импульс

t< с выхода усилителя 1. При этом блок 5 управления формирует управля ющий строб-импульс, длительность которого равна интервалу времени между импульсами t< и tZ . При этом ! через селектор 6 происходит заполне ние первого счетчика 8 импульсами частоты заполнения от генератора 7.

Работой первого счетчика 8 управляют формирователь 9 и второй счетчик 21.

Второй счетчик 11 строится на базе кольцевого счетчика и формирует сигнал "Перепись" при поступлении на его вход заранее заданного числа импульсов с выхода, блока 12. При подаче на третий вход первого счетчика 8 сигнала с выхода второго счетчика 11 происходит перепись кода, записанного в первом счетчике 8 индикации, который производит деление этого кода на число, соответствующее коэффициенту пересчета счетчика 11, индикацию в необходимом виде. Команда

"Сброс", по которой обнуляется счетчик 8, формируется в формирователе 9 по сигналу от счетчика 11 и выдается на второй вход счетчика 8, что необходимо для полной переписи кода, содержащегося в счетчике 8, в блок 10 индикации.

Если же управляемый блоком 12 и первым триггером 4 элемент И 3 закрыт, опорный импульс на вход блока

5 управления не поступает, селектор

6 остается закрытым и импульсы частоты заполнения с выхода генератора 7 на первй вход счетчика 8 не поступают.

Назначение блска 12 задания временных интервалов — измерение периода

1084836

1 развертывания светового луча и формирование импульса "Разрешение измерений", если яериод Т близок

Ъ с заданной степенью точности к .некоторой эталонной величине T ., 5

Импульсы "Разрешение измерений" одновременно подаются на первый вход первого триггера 4 и на вход счетчика 11. При этом на выходе триггера 4 (соответственно на втором входе первого элемента И 3) устанавливается потенциал, .соответствующий 1, счетчик 11 подсчитывает число периодов, отклонение которых от эталона 1 в пределах допуска, счетчик 8 считывает пачки тактовых импульсов длительностью T<.

После каждого единичного измерения угла триггер 4 переводится в исходное (нулевое) состояние путем подачи на его второй вход импульса с выхода усилителя 1.

Блок 12 задания временных интервалов работает следующим образом.

При прохождении светового луча по чувствительной площадке фотоприемника 13, установленного в плоскости развертки, вырабатывается импульс, но которому дополнительным усилителем-формирователем 14 формируется 30 импульс (, начала периода развертывания (он же является импульсом конца предыдущего периода развертывания).

Импульс ь подается на счетный вход второго триггера 15, первый выход которого соединен с входом второго формирователя 19 и с первым входом второго элемента И 17, а второй выход — с входом третьего формирователя 18 и с первым входом третьего 4р элемента И 16. Тактовые импульсы с выхода генератора 7 одновременно подаются на вторые входы элементов

И. 16 и 12. В зависимости от потенциалов на выходах триггера 15 такто- 5 вые импульсы через элемент И 16 или

17 поступают на первые входы третьего или четвертого счетчиков 20 и 21.

По отрицательным перепадам напряжения на выходах триггера 15 формирователи 18 и 19 формируют импульсы

"Перепись", подаваемые на вторые входы третьего и четвертого счетчиков

20 и 21, по которым содержимое счетчиков 20 и 21 подается соответствен- 5 но с компараторов 22 и 23, где производится сравнение содержимого счетчиков с кодом, соответствующим где Т вЂ” период развертывания светового луча.

Пусть Ь вЂ” допустимое отклонение периода Т развертывания от Т, при котором погрешность измерений не превышает заданную. Если AT < g

rue ЬТ = / Т -T>/, то при однократном замере угол с может быть вычислен по формуле

27i

0 — Т

Г oL (2) причем Т вЂ” постоянная величина.

В связи с тем, что измерители интервалов времени при однократных эталонному значению периода развертывания Тз . Если сравниваемые коды близки с необходимой степенью точности, то на вторых выходах компараторов формируется импульс "Разрешение измерений". В противном случае этот импульс не формируется. По окончании сравнения кодов компараторы 22 и 23 на первых выходах формируют импульсы "Сброс", подаваемые соответственно на третьи входы счетчиков 20 н 21. При этом счетчики обнуляются. С вторых выходов компараторов 22 и 23 импульсы "Разрешение измерений" подаются соответственно на первый и второй входы элемента ИЛИ 24, выход которого является выходом блока 12 задания временных интервалов.

Наличие в блоке 12 задания временных интервалов двух элементов И 16 и 17 двух счетчиков 20 и 21 и двух компараторов 22 и 23 обусловлено необходимостью проводить сравнение с Тэ каждого периода 1 развертывания. Измерение временного интервала Т производится при этом в периоде развертывания, следующим за период, равным или близким к эталонному, однако, вносимая при этом погрешность не существенна, так как узел развертки обладает инерционностью (чаще всего используют электродвигатель с установленным на его валу маховиком}, и поэтому этот период. также близок

<<7> .

Угол ь|,, соответствующий измеряемому при помощи первого и второго фотоприемников временному интервалу

T = t — t<, определяется по формуле сс = — Т„, 2П (1) 1084836 замерах не обеспечивают заданную точность, для уменьшения погрешности применяют накопление периодов.

При этом угол М определяется по формуле. яп

ah= K т иТ, », (3) где " — значение измеряемого интер"

М1 вала времени Т в i-м замере;

n — число замеров, равное коэффициенту пересчета кольцевого счетчика 11.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения углов, а также исключить вычислитель для получения результата угловых измерений в градусной или радианной мерах.

Для этого достаточно выбрать частоту тактовых импульсов, при которой счетчик 8 регистрирует число. импульсов, равное измеряемому углу непосредственно в градусной или радианной ме1 и ре, т. е. g = — Е N ", где N; — число

1 тактовых импульсов, поступивших на счетчик 8 в i-м замере.

Технико-зкономический эффект от использования предлагаемого изобретения заключается в повышении точности измерения углов за счет коррекции погрешности путем накопления ее за несколько периодов развертки.

1084836

ВНИИПИ Заказ 2017/46 Тираж 699 Подписное

Филиал ШШ "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4