Преобразователь угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления .станками, в промьшшенных роботах для преобразования угловых перемещений в код. Для повышения точности в преобразователь , содержапщй блок осветителей, измерительный диск 1 с основной кольцевой эксцентричной дорожкой 2, индикаторный диск, блок 3 фотоприемников, компаратор 7 и счетчик 10, введены генератор 4 опроса, усилитель 5, фильтр 6 нижних частот (ФНЧ), формирователь 8 импульсов, блок 9 суммирования , а диск 1 выполнен с дополнительньми кольцевыми дорожками. При вращении диска 1 световой .поток модулируется кольцевыми дорожками 2 и щелью индикаторного диска и попадает на фотоприемники блока 3. С его выхода сигналы усиливаются усилителем 5. ФНЧ 6 отфильтровывает низкочастотную составляющую. Если уровень последней превьппает пороговое значение напряжения коммутатора 7, на его выходе формируются импульсы, по передним и задним фронтам которых формирователь 8 формирует сигналы, поступающие на вход блока 9 суммирования . Счетчик 10 по сигналам,второй фазы с выхода генератора 4 просчитывает номера опрашиваемых фотоприемников блока 3, которые складываются в блоке 9 в конце каждого цикла опроса преобразования. На выходе блока 9 формируется код, пропорциональный угловому перемещению диска 1, 2 ил. ff фиеЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„, 13272 1

А1 (59 4 Н 03 M 1/24

Й(, 7

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4045240/24-24 (22) 26,02,86 (46) 30.07.87. Бюл. 9 28 (71) Институт электроники АН БССР (72) В. А. Пилипович, А. К. Есман и В.С. Поседько (53) 681. 325 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1169 166, кл. Н 03 И 1/24, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 1136313, кл. Н 03 М 1/24, 1983. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и моя т быть использовано в системах программного управления станками, в промышленных роботах для преобразования угловых перемещений в код.

Для повышения точности в преобразователь, содержащий блок осветителей, измерительный диск 1 с основной кольцевой эксцентричной дорожкой 2, индикаторный диск, блок 3 фотоприемников, компаратор 7 и счетчик 10, введены генератор 4 опроса, усилитель 5, фильтр 6 нижних частот (ФНЧ), формирователь 8 импульсов, блок 9 суммирования, а диск 1 выполнен с дополнительными кольцевыми дорожками. При вращении диска 1 световой .поток модулируется кольцевыми дорожками 2 и щелью индикаторного диска и попадает на фотоприемники блока 3. С его выхода сигналы усиливаются усилителем

5. ФНЧ 6 отфильтровывает низкочастотную составляющую. Если уровень последней превышает пороговое значение напряжения коммутатора 7, на его выходе формируются импульсы, по передним и задним фронтам которых формирователь 8 формирует сигналы, поступающие на вход блока 9 суммирования. Счетчик 10 по сигналам второй фазы с выхода генератора 4 просчитывает номера опрашиваемых фотоприемников блока 3, которые складываются в блоке 9 в конце каждого цикла опроса преобразования. На выходе блока 9 формируется код, пропорциональный угловому перемещению диска 1. 2 ил.

1327291

1 -ш °

cos g = — — - 2К где о — угол, образованный осью ли." нейки блока 3 и прямой, проходящей через ось 0 вращения 45 измерительного диска 1 и центр 0 эксцентричных коль-..

l цевых,дорожек 2Р

1., m . — величины отрезков, на кото

1 1 рые ось 0 вращения измерительного диска 1 делит хорду i-й эксцентричной кольцевой дорожки 2, образованную пересечением последней с осью линейки блока 3; — расстояние между точками 0 и 0

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками в информаР

5 ционно-измерительных системах промышленных роботов, Цель изобретения — повышение точности преобразователя угла поворота вала в код, 10

На фиг, 1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг. 2диаграммы, поясняющие его работу, Преобразователь содержит блок

; осветителей (не показан), измерительный диск 1, на котором расположены основная и дополнительные эксцентричные кольцевые дорожки, 2, индикаторный диск (не показан), блок 3 фотоприемников, генератор 4 опроса, усилитель 5Р фильтр б нижних частот, компаратор /Р формирователь 8 импульсов, блок 9 суммирования, счетчик 10, На фиг. 2 показаны сигналы 11 с выхода блока 3 фотоприемников, сигна- 25 лы 12 с выхода фильтра б нижних частот, сигналы 13 с выхода компаратора 7, сигналы 14 с выхода формирователя 8 импульсов, В преобразователе формирование выходного кода, пропорционального углу поворота измерительного диска 1, осуществляется за счет фиксации изменений суммы расстояний от начала блока 3, выполненного, например, в виде линейки на приборах с зарядовой связью, до его пересечения со всеми эксцентричными дорожками 2, которая пропорциональна изменению косинуса угла поворота дис40 ка 1 (1) Просуммировав выражение (1) для всех эксцентричных дорожек 2, можно получить

1 соз =- — --(Z 1. — 2» m-). (2)

2fn

i=-1

1=1

Изменение косинуса угла icosñ поворота диска 1 с учетом (2) и с учетом того, что д1 . - д1..

1 1 P m; =dN;, (3) где L., М.

1 1 — расстояния от начала линейки блока 3 соответственно до ее первого и второго пересечений с -й эксцентричной кольцевой дорожкой 2;

- изменение величин 1; m.

Р;Р и равно

\1

Л cosot Л С. (1. +М )1 (4) ,1.

Значение величины d Q (L,.+М,))

\в 1 можно с высокой точностью определитьР зная период Т расположения фотоприемников в блоке 3 и порядковые номера

Ng. и Н1Р . фотоприемников, находящих1 1 ся на пересечении i-й эксцентричной кольцевой дорожки с блоком 3, выходные сигналы которых превышают некоторое пороговое напряжение U<„

1l 11

Д L(L,+yi,.) =Т д,Г (Я +N ) = ТЬК, (5) где K — выходнои цифровой код.

Окончательно с. учетом (4) можно получить

ТЬК

a cosd

25п (б) Кме1 кс — Кммм

Š— --- — — — - ТР

4п (7) К„„„„ К„,„ — соответственно максимальное и минимальное значения выходного цифрового кода при вращении измерительного диска.

Использование измерительного диска 1 не с одной, а с и эксцентричными кольцевыми дорожками 2 позволяет для одного и того же углового поворота диска 1 получить в п раэ больше! 327291 равномерно распределенных цифровых отсчетов, т.е, повысить точность измерения.

Значение выходного цифрового ко5 да К не зависит от таких дестабилизирующих факторов, как нестабильность освещенности, управляющих и опорного U „ напряжений, так как они приводят к взаимоисключающему эффекту на противоположных краях эксцентричных кольцевых дорожек 2, Преобразователь работает следующим образом, При. вращении вала преобразователя оптический сигнал блока осветителей, промодулированный эксцентричными кольцевыми дорожками 2 и щелью индикаторного диска, попадает на фотоприемники блока 3 фотоприемников. Сигналом с установочного выхода генератора 4 опроса устанавливаются в исходное состояние блок 9 суммирования и счетчик

10.

Импульсы генератора 4 поступают на 25 соответствующие входы блока 3 фотоприемников, сигналы на выходе которого появляются синхронно с импульсами опроса второй фазы, Одновременно импульсы опроса второй фазы генерато- Зц ра 4 поступают на тактовый вход счетчика 10, который фиксирует порядковый нрмер опрашиваемого фотоприемника блока 3 фотоприемников, Дискретные сигналы

ll с выхода блока 3 фотоприемников, усиленные усилителем 5, поступают на вход фильтра 6 нижних частот, который выделяет их низкочастотную огибающую (фиг. 2).

Низкочастотный сигнал 12 с выхода 40 фильтра 6 нижних частот поступает на вход компаратора ?, который фиксирует моменты превышения этим сигналом опорного напряжения U, Сигнал 13 с оп выхода компаратора 7 поступает íà 45 вход формирователя 8 импульсов, который по переднему и заднему фронтам входного сигнала формирует короткие импульсы 14, поступающие на вход блока 9 суммирования, По каждому импуль- 50 су на входе блока 9 суммирования последний суммирует порядковые номера опрашиваемых в данный момент фотоприемников блока 3 фотоприемников (числа 4, 6 12, 15„, 20, 23 на фиг, 2).

Значения порядковых номеров опрашиваемых фотоприемников поступают с информационных выходов счетчика 10 на соответствующие входы блока 9 суммирования. В конце цикла опроса блока 3 фотоприемников в блоке 9 суммирования получается выходной цифровой код К вЂ” м.)

L1

1=1

Изменение углового положения диска

1 определяется далее по формуле (6) с учетом (7) . При изготовлении измерительного диска 1 не предъявляются высокие требования к размерам эксцентричных кольцевых дорожек 2, достаточно их равномерно расположить в некотором диапазоне, Использование предлагаемого преобразователя угла поворота вала в код в информационно-измерительных системах промышленных роботов, в системах программного управления станками позволяет значительно улучшить эксплуатационные параметры последних, в частности, повысить точность позиционирования захватных устройств манипуляторов при их эксплуатации в реальных производственных условиях. формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий блок осветителей, оптически соединенный через основную эксцентричную кольцевую дорожку измерительного диска и щель индикаторного диска с блоком фотоприемников, компаратор и счетчик, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены генератор опроса, усилитель, фильтр нижних частот, формирователь импульсов и блок суммирования, измерительный диск выполнен с дополнительными эксцентричными Кольцевыми дорожками, расположенными концентрично основной эксцентричной кольцевой дорожке, блок фотоприемников выполнен в виде линейки фотоприемников длиной, превьппающей диаметр измерительного диска, которая расположена вдоль щели индикаторного диска на диаметральной линии измерительного диска, выходы генератора опроса соединены с входами опроса блока фотоприемников, выход которого через последовательно соединенные усилитель и фильтр нижних частот соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения, выход компаратора

5 1327291 6 соединен с входом формирователя им- счетчика, выход установки генератора пульсов, выход которого соединен с опроса соединен с установочными вховходом управления блока суммирова- дами блока суммирования и счетчика, ния, один выход генератора опроса,выходы которого соединены с информасоединен с информационным входом ционными входами блока суммированщ, Составитель М. Сидорова

Редактор И, Касарда Техред Л.Сердюкова Корректор Н, Король

Заказ 3399/55 Тираж 901 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 ° Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5 йэаивводственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4