Преобразователь перемещения в код

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, содержащий расположенные на одной оптической оси блок осветителей , светофильтр, растр и линейку фотоприемников, выход .которой соединен с первыми входами первого и второго компараторов, второй вход первого Компаратора соединен с шиной опорного напряжения, генератор линейно-нарастакицего напряжения, выход которого соединен с вторым входом второго компаратора, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, триггер, второй элемент И, счетчик грубого отсчета, генератор высокой частоты, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и счетным входом первого счетчика, выходы которого соединены с информационными входами первого блока стробирования, выход которого соединен с первым входом счетчика точного отсчета, генератор опроса, первый выход которого соединен с вторым входом счетчика точного отсчета и первыми входами второго счетчика, первого делителя частоты и второго делителя частоты, выход ко (ОЮЗЦц JJ .j, П торого соединен с первым управляющим входом первого блока стробирования, остальные выходы генератора опроса соединены с входами линейки фотоприем .НИКОВ, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности преобразования , в, него введены третий элемент И и второй бло1« стробирования , выход генератора высокой частоты соединен с входом генератора опроса, второй выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов И,.первый выход,генератора опроса соединен с первым входом триггера и управляющим входом счетчика грубого отсчета, выход персл вого компаратора соединен с вторым входом триггера, выходы которого соединены .с вторыми входами второго элемента И и третьего элемента И, вы .ход которого соединен со счетным входом счетчика грубого отсчета, выход второго элемента И соединен с со вторым управляющим входом первого блока стробирования, входом генера о тора линейно-нарастающего напряжения и вторыми входами первого Делителя частоты и второго счетчика, выходы а которого соединены с входами второго блока стробирования, вькод которого соединен с управляющим входом первого счетчика и третьим входом первого элемента И, выход первого делителя частоты соединен с четвертым входом первого элемента И, выход KOTopoio соединен с вторым входом второго делителя, частоты, элементы точного отсчета линейки фотоприемников расположены на расстоянии О от последнего элемента, грубого отсче

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (11) (51) 4 Н 03 М 1/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

legs

ЗЩу@

Н ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ1 ЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3741303/24-24 (22) 16.05. 84 (46) 07.12. 85, .Бюл. № 45 .(71) Институт электроники АН БССР (72) В.А. Пилипович, А.К. Есман, В.К. Кулешов, В.С, Поседько и А.В. Кулик (53) 681.325(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 741304, кл. С 08 С 9/06, 1977.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1128279,кл, (: 08 С 9/06, 1983, (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

В КОД, содержащий расположенные на одной оптической оси блок осветителей, светофильтр, растр и линейку фотоприемников, выход которой соединен с первыми входами первого и второго компараторов, второй вход первого компаратора соединен с шиной опорного напряжения, генератор линейно-нарастающего напряжения, выход которого соединен с вторым входом второго компаратора, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, триггер. второй элемент И, счетчик грубого отсчета, ге нератор высокой частоты, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и.счетным входом первого счетчика, выходы которого соединены с информационными входами первого блока стробирования, выход которого соединен с первым входом счетчика точного отсчета, генератор опроса, первый выход которого соединен с вторым входом счетчика точного отсчета и первыми входами второго счетчика, первого делителя частоты и второго делителя частоты, выход которого соединен с первым управляющим входом первого блока стробирования, остальные выходы генератора опроса соединены с входами линейки фотоприемников, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности преобразования, в,него введены третий элемент И и второй блок стробирования, выход генератора высокой частоты соединен с входом генератора опроса, второй выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, первый выход, генератора опроса соединен с первым входом триггера и управляющим входом счетчика грубого отсчета, выход первого компаратора соединен с вторым входом триггера, выходы которого соединены .с вторыми входами второго элемента И и третьего элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика грубого отсчета, выход второго элемента И соединен с вторым управляющим входом первого блока стробирования, входом генератора линейно-нарастающего напряжения и вторыми входами первого делителя частоты и второго счетчика, выходы которого соединены с входами второго блока стробирования, выход которого соединен с управляющим входом первого счетчика и третьим входом первого элемента И, выход первого делителя частоты соединен .с четвертым входом первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго делителя, частоты, элементы точного отсчета линейки фотоприемников расположены на расстоянии 0 « L L /2 от последнего эле)(ента грубого отсче1197076 та линейки фотоприемников, где L0- . та линейки фотоприемников равно: длина линейки фотоприемников, расстоя- 10 4gh c L 6 20-Д1, ние L между последним элементом где h -длина волныиспользуемого свегрубого отсчета линейки фотоприемни- тового излучения, h --расстояние между ков и первым элементом точного отсче- растром илинейкой фотоприемников .

Ф

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для цифрового изме рения линейных перемещений.

Цель изобретения — повышение точ- 5 ности преобразования.

На фиг. 1 приведена схема.преобра. эования перемещения в код; на фиг.2диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь перемещения в код 1О содержит блок 1 осветителей, светофильтр 2, растр 3, линейку 4 фотопри емников, генератор 5 опроса, компараторы 6 и 7, триггер 8, элементы И

9 и 10 и счетчик 11 грубого отсчета, счетчик 12, .делитель 13 частоты, блок

14 стробирования, генератор 15 линейно нарастающего напряжения, блок

16 стробирования, счетчик 17, элемент

И 18, делитель 19 частоты, генератор 20

20 высокой частоты, счетчик 21 точного отсчета.

Растр 3 — периодическая структура, состоящая иэ темных и светлых полос, выполненных на стекле методами фото- 25 литографии, причем период Т< растра равен

Т =nP+Ь где и - количество периодов P линей- ЗО ки 4 фотоприемников, укладывающихся в"периоде растра 2;

Ь вЂ” точность преобразователя.

Расстояние Ь между элементами грубого и точного отсчетов линейки ЗЮ

4 фотоприемников,, выбирается минимальным (10 -ЯЬ), где ф — длина волны используемого излучения;

h — - расстояние между растром 3 и линейкой 4, при необходимости рас- 40 ширить диапазон измеряемых перемещений. Максимальное расстояние (20 h) выбирается для снижения взаимного влияния грубого и точного отсчетов (т.е. дифракции на темном 45

2 краю растра 3 в плоскости элементов точного отсчета. линейки 4 фотоприемников). Конкретное значение L также задает фазу точного отсчета, потому может иметь ряд дискретных значений, выбор которых. осуществляется схемотехническим решением блока 14 стробирования. Максимально .возможная длина ограничивается размерами линейки 4 фотоприемников.

Преобразователь перемещения в .код работает следующим образом.

В исходном состоянии темный край растра 3 перекрывает часть первых элементов линейки 4 фотоприемников.

Оставшаяся часть линейки 4 фотоприемников вместе с растром 3 образуют комбинационные оптические полосы с периодом К, равным т, т, т -Т где Т., - пери од растра 3;

Т =nP — период линейки 4 фотопри2 емников.

Сигналом с первого выхода генератора 5 опроса устанавливаются в исходное состояние триггер 8,счетчик

11 грубого отсчета, счетчик 12, делители 13 и 19 частоты и счетчик

21 точного отсчета. При этом свет заданного диапазона длин волн иэ блока 1 осветителей проходит через светофильтр 2 и поступает на сопряженные раст 3 и линейку 4 фотоприемников. В течение одного, цикла опроса линейки 4 фотоприемников осуществляется и точный и грубый отсчеты следующим образом.

Грубый отсчет. Первые элементы линейки 4 фотоприемников перекрыты темным краем растра 3 и используются для грубого отсчета. Импульсы опроса генератора 5 опроса поступают

1 1 97676 г, 5!

l5

3S

55 через элемент И 9 на счетный вход счетчика 11 грубого отсчета.

Одновременно сигналы с выхода линейки 4 фотоприемников поступают на вход компаратора 6. На выходе компаратора 6 появится сигнал только тогда, когда будет выбран освещенный. элемент линейки 4 фотоприемников. Этот сигнал перебрасывает .триггер 8, который запрещает прохождение импульсов опроса генератора 5 опроса через элемент И 9 на счетный вход счетчика 11 грубого отсчета.

Итак в счетчике 11 грубого отсчета записан код, соответствующий числу затемненных в данный момент элементов линейки 4 фотоприемников.

Точный отсчет. Изменение состояния триггера 8 соответствует окончанию грубого отсчета и разрешению поступления импульсов опроса генератора.5 через элемент И 10 на второй вход счетчика 12 и на входы генератора 15 линейно нарастающего напряжения, делителя 13 частоты и блока 14 стробирования. В момент совпадения амплитуды сигнала с линейки 4 фотоприемников с выходным сигналом генератора 15 линейно нарастающего напряжения (последний запускается импульсом опроса, соответствующим по времени данному сигналу линейки 4 фотоприемников) на входе компаратора

7, на выходе последнего появляется сигнал разрешения приема информации элементом И 18. На другие входы элемента И 18 поступают сигналы с генератора 20 высокой частоты, делителя

13 и блока 16 стробирования. Коэффициент пересчета счетчика 12 выбирает.ся таким, чтобы начала точного отсчета происходило с элемента линейки 4 фотоприемников, находящегося на расстоянии от последнего элемента линейки 4, закрытого темным краем растра 3, а окончание точного отсчета — после прохождения сигналов линейки 4 фотоприемников (т.е. после .считывания половины комбинационной оптической голосы). Итак на выходе блока 1б стробирования появляется разрешающий потенциал при появлении сигналов с элементов линейки 4 фотоприемников, находящихся на расстоянии 1. от последнего элемента ли- нейки 4 фотоприемников, закрытого темным краем растра 3 и запрещающий потенциал — после прохождения сигHGJIoB линейки 4 фотоприемников с момента начала точного отсчета.

Делитель 13 выдает сигнал разрешения на элемент И 18 при поступлении на его вход каждого n-ro сигнала линейки 4 фотоприемников (n =

=Т /Р, а в данном случае и =- 4).

При наличии всех трех разрешающих сигналов .на входах элемента И 18 с генератора 20 высокочастотных сигналов через элемент. И 18 поступают импульсы на делитель 19. Коэффициент пересчета делителя 19 выбирается при настройке для выбора линейного участка характеристики точнаго. oòñ÷åòà. После подачи на вход делителя 19 заданного числа импульсов на его выходе появляется запрещающий сигнал, поступающий на блок

14 стробирования. Причем разрешающий потенциал начала точного отсчета с выхода блока 16.стробирования одновременно поступают на установочный вход счетчика 17, счетный вход которого соединен с генератором 20 высокой частоты. С выходов счетчика

17 подается в блок 14 стробирования набор разрешающих потенциалов в течение части временного интервала, выделенного для получения точного отсчета. Наличие сигналов разрешения делителя 19 и счетчика 17 на входах блока 14 стробирования обеспечивает прохождение импульсов опроса с выхода элементов И 10 на счетный вход счетчика 21 точного отсчета. Любое изменение положения..линейки 4 фотоприемников относительно неподвижного растра 3 приводит к изменению соотношения фаз периодической структуры из выбранных элементов линейки

4 фотоприемников и образованной комбинационной полосы, заданной положением линейки 4 фотоприемников и растра 3, что приводит к изменению длительности разрешающего сигнала на выходе делителя 19 частоты, который совместно с сигналом счетчика 17 задают время счета счетчика 21 точного отсчета.

Повышение точности измерения обеспечивается за счет оптимальной временной и пространственной привязи грубого и точного отсчетов. При смешении линейки 4 фотоприемников на расстояние Т грубый отсчет изменяет

t свое состояние. При этом точный отсчет начинается не с первых элементов линейки 4 как в известном, 1197076 а с элемента линейки 4, располо,женного от цоследнего элемента грубого отсчета на расстоянии L. Это позволяет исключить следующие десстабилиэирующие факторы, влияющие на точность измерения; по-первых: влияние дифракции на темном краю растра 3 (т.е. ".картинка." получается размыта) на распределение интен-. сивности света на участке линейки

4 фотоприемников, используемом для точного отсчета (тем самым осуществляется пространственная привязка); во-вторых, влияние начальной фазы точного отсчета, так как точный отсчет начинается всегда сразу после окончания грубого отсчета (с временной задержкой, задающей расстояние L - временная привязка), фиг. 2-, где а — грубый отсчет, б точный отсчет. Также достижению высокой точности способствует ста.тистическая обработка большого

1О числа выходных сигналов линейки. 4 фотоприемников (200) для получения одного точного отсчета . На фиг. 2 в приведена функция преобразования пред15 лагаемого устройства, снятая экспериментально.

1197076

Составитель А. Сидоренко

Техред З.Палий Корректор М. Максимишинец

Редактор Л. Зайцева

Заказ 7576/58 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород,ул. Проектная, 4