Преобразователь перемещения в код

 

Изобретение относится к информационно-измерительной вычислительной технике и может быть использовано , в частности, для оперативного контроля сварочных перемещений и деформаций широкого класса изделий в процессе сварки. Целью изобретения является повышение точности и расширение области применения преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, содержащий излучатель, оптически связанный через коллиматор и анализатор с фотоприемным устройством, формирователь начала отсчета, реверсивный двигатель, формирователь выходного кода, введены второй формирователь выходного кода, блок управления, измерительный растр, фоторегистрирующее устройство, элемент ИЛИ, и одновибратор. В качестве излучателя применяется двухчастотный лазер, вырабатывающий два соосных луча с длинами волн 21 и 22. Х- образная форма анализатора и конструкция фотоприемного устройства позволяют получать на выходах фермирователей выходного кода коды координат N<SP POS="POST">1</SP> и N<SP POS="POST">2</SP> от различных лучей 21 или 22, что позволяет выбирать нужную пару координат в зависимости от необходимой погрешности. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 01) (51) 4 Н 03 М 1 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ й)) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 1) 4324849/24-24 (22) 10. 11.87 (46) 23.09.89. Бюл. )"- 35 (71) Институт электросварки им. Е.О.Патона (72) А.В.Рыжков, В.М.Лунин, С.Г.Пикусов, А.B.Панченко, Я.Ф.Кисилевский и А.И.Малик (53) 681.325(088.8) (56) Лебедько Е .Г. и др . Теория и расчет импульсных и цифровых оптикоэлектронных систем. — Л.: Машиностроение, 1984, с. 191.

Мовсесян P.À. и др. Устройство для регистрации положения оси светового пучка. — Геодезия и картография, 1974, Р 1, с. 23-29.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1170615, кл. Н 03 М 1/24, 1983. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В

КОД (57) Изобретение относится к информационно-измерительной и вычислительной технике и может быть использовано, в частности, для оперативного контроля сварочных перемещений и деформаций широкого класса изделий в процессе сварки. Целью изобретения является повышение точности и расширение области применения преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, содержащий излучатель, оптически связанный через коллиматор и анализатор с фотоприемным устройством, формирователь начала отсчета, реверсивный двигатель, формирователь

3 1510083 выходного кода, введены второй формирователь выходного кода, блок уп"равления, измерительный растр, фоторегистрирующее устройство, элемент

HJIH и одновибратор. В качестве излучателя применяется двухчастотный лазер, вырабатывающий два соосных луча с длинами волн 21 и 22. Х-образ- ная форма анализатора и конструкция фотоприемного устройства позволяют получать на выходах формирователей

/ выходного .кода коды координат N< и (N> от различных лучей 21 или 22, что позволяет выбирать нужную пару координат в зависимости от необходимой погрешности. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к информа- 15 ционно-измерительной и вычислительной технике и может быть использовано, в частности, для оперативного контроля сварочных перемещений и деформа ций широкого класса изделий в процессе сварки.

Целью изобретения является повышение точности и расширение области применения преобразователя.

На фиг. 1 изображена структурная схема преобразователя перемещения в код и блока формирования выходного кода; на фиг. 2 — конструкция анализатора и фотоприемного устройства, взаимное расположение фотоприемников; 30 на фиг. 3 - пример определения коор. динат .анализатора относительно лазерного луча.

Преобразователь содержит излучатель 1, коллиматор 2, анализатор 3, фотоприемное устройство 4, формирователь 5 начала отсчета, реверсивный двигатель 6, формирователь 7 выходного кода, измерительный растр 8 с прозрачным окном 9, фоторегистрирую- 40 щее устройство 10, формирователь 11 выходного кода, блок 12 управления, элемент ИЛИ 13, одновибратор 14, каждый из формирователей 7 и 11 выходного кода содержит формирователи 45

15 и 16 импульса, триггеры 17 и 18, элементы И 19 и 20, счетчики 21 и 22„ буферные регистры 23 и 24, блок 25 сложения. кодов, блок 26 вычитания кодов . Фотоприемное устройство 4 содержит линейные фотоприемники 27-30.

Анализатор 3 выполнен в виде Хобразного перекрестия и установленного на рамке 31 и состоящего из струя 32 и 33. Струна 32 расположена под углом сорок пять градусов по отношению к оси Х, являющейся направлением сканирования, а струна 33 расположена перпендикулярно первой в плоскости анализатора 3, причем середины струн 32 и 33 совмещены. Фотоприемное устройство 4 установлено на рамке 31 и состоит из четырех линейных фотоприемников 27-30, линейные размеры которых совпадают или больше размеров струн 32 и 33 анализатора

3, при этом фотоприемники 27 и 28 работают на длине волны Ъ,, а фотоприемники 29 и 30 — на длине волны причем концы фотоприемников 27 и

29 расположены напротив концов струны

32, а плоскости фотоприемников 27 и 29 расположены параллельно струне

32, концы фотоприемников 28 и 30 расположены напротив концов струны 33, а плоскости фотоприемников 28 и 30 расположены параллельно струне 33 таким образом, чтобы обеспечить оптическую связь фотоприемников 27 и 29 с излучателем 1 только через струну

32, а фотоприемников 28 и 30 — только через струну 33, причем выходы фотоприемников 27-30 являются выходами фотоприемного устройства 4. В качестве излучателя 1 используется двухчастотный лазер, при этом излучатель

"оптически связан через коллиматор 2

I и анализатор 3 с фотоприемным устройством 4 посредством двух соосных лучей, причем один луч имеет длину волны Ъ,, а другой луч имеет длину

Волны 11 °

Преобразователь работает следующим образом.

Излучатель 1, в качестве которого может быть использован, например, АИг-лазер, работающий в режиме генерации второй гармоники, с закрепленным на нем коллиматором 2 устанавли7 вается на неподвижной базовой оснастке и применяется для задания опорного направления с помощью двух соосных лучей с длинами волн Я, (1,06 мкм) 5 15 10083

6 и ф (0,53 мкм) . Анализатор 3 и рологические возможности преобразовасвязанные с ним фотоприемное устрой- теля. Таким образом, на выходах форство 4, формирователь 5 начала отсче- мирователей 15 и 16 формируются имта, реверсивный двигатель 6, измери- пульсы Т, и Т соответственно, потельный растр 8 с прозрачным окном

5 ложения передних фронтов которых со9 и фоторегистрирующее устройство 10 ответствуют максимумам сигналов на расположены в контролируемой точке выходах фотоприемников 27-30. В слуобъекта. Расположение остальных бло- чае, если опорный луч находится по ков может быть произвольное. Ревер- 10 отношению к перекрестию анализатора сивный двигатель 6 обеспечивает возв- выше траектории, по которой перемератно-поступательное движение анали- щается центр перекрестия (фиг. 3), в затора 3 с фотоприемным устройством первую очередь его пересечет струна

4 и измерительного растра 8 с проз- 32 в точке Х1, а затем — струна 33 рачным окном 9 в плоскости, перпенди-15 в точке Х2. Следовательно, первым кулярной опорному направлению. При сформируется импульс Т, а затем— движении каретки реверсивного двига- импульс Т . B противном случае первым теля 6 вправо прозрачное окно 9 пе- сформируется импульс Т . Эти импульс ресекает формирователь 5 начала сы подаются на входы сброса триггеотсчета, на выходе которого появляет- 2р Ров 17 и 18 и устанавливают их выкося импульс начала отсчета I . Им- ды в нулевое состояние. При этом проно пульс Т „о устанавливает выходы триг- хождение счетных импульсов T через сч геров 17 и 18 в единичное состояние элементы И 19 и 20 прекращается, а и производит запись кода начальной на выходах счетчиков 21 и 22 устанав(! установки Я и Я соответствую- 25 ливаются коды И, и И, соответстщего заданным координатам Хо и 7 вующие положениям анализатора 3 поступающего на входы формирователей Х1 и Х2 относительно начального поло7 и 11 выходного кода, в счетчики жения Хо. Причем на выходе элемента

21 и, 2?. Причем на входах элементов ИЛИ i 3 формируется импульс, фронт

И 19 и 20 появляется последователь- 30 которого соответствует моменту появность счетных импульсов Т ц с выхода .ления импульса начала отсчета Тн

Но фоторегистрирующего устройства 10, а срез — моменту появления последнеколичество которых пропорционально го импульса на выходе фотоприемного перемещению каретки. -Так как на вто- Устроиства и несущего информацию о рых входах элементов И 19 и 20 при- том, что цикл измерения закончен. Одсутствует уровень логической единицы, новибратор 14 формирует по срезу им35 счетные импульсы проходят на счетные пульса с выхода элемента ИЛИ 13 имвходы счетчиков 21 и 22. При пересе†пульс "Конец преобразования" Т кп чении анализатором 3 опорных лучей который меняет полярность напряжения и струны 32 и 33 с диффузно» 40 питания Реверсивного д игате я отражающей поверхностью рассеивают вследствие чего анализатор 3 с закизлучение в плоскости, задаваемой репленными на нем блоками начинает опорным лучом и нормально к оси стру- перемещаться в обратном направлении. ны {фиг. 2). Фотоприемники 27 и 29 Этим же импульсом в буферные регистпринимают излучение рассеянное стру- Ры 23 и 24 производится запись кодов

45 ной 32, а фотоприемники 28 и 30— N, и И, установившихся на выхоструной 33, Линейные фотоприемники дах счетчиков 21 и 22. При перемецемогут быть заменены на фотоприемники нии анализатора 3 в крайнее левое с малой фоточувствительной областью, положение прозрачное окно 9 пересечет но в этом случае они должны распола- формирователь 5 начала отсчета, на гаться в фокусах соответственно сори- выходе которого при этом появится

1 ентированных цилиндрических линз. импульс, устанавливаюций в блоке 12

На выходах фотоприемников формируют- управления первоначальное положение, ся импульсы и поступают на входы и цикл преобразования возобновится. формирователей 15 и 16. Формировате- Из фиг. 3 .видно, что вследствие выбли 15 и 16 могут быть выполнены, на- раиной геометрии анализатора 3, по

55 пример, по известной схеме фиксации результатам измерения координат Xi положения максимума импульса, позво- и Х2 текущие координаты лазерного ляющей реализовать потенциально мет- луча Xi и У3 относительно заданного

1510083

Х1 (Х1 + Х2)/2„

Y1 =* (Х2 - Х1)/2. (2) ! I 1н = 1< + Nz.

"3= Na (3) начального значения Х и 7 можно найти следующим образом.

В двоичном коде зависимости (1) записываются в виде

Коэффициент 1/2 может быть учтен, например, выборе шага измерительного растра 8. Таким образом, задача нахождения координат контролируемой точки объекта по результатам измерений сводится к решению уравнений:

Последние зависимости реализуются с помощью блоков 25 и 26 суммирования и вычитания кодов. При этом код на выходах формирователя 7 выходного кода соответствует координатам контролируемой точки объекта относитель:но опорного луча %, — И„(Я,), И („), а на выходах формирователя

11 выходного кода — относительно опорного луча % - М„(% ), И (Я ) .

Причем опорный лазерный луч ф ис2 пользуется как контрольный.

Таким образом, появляется дополнительная возможность увеличения точности измерений за счет выборки только тех измерений, которые удовлетворяют условию где N„,N — максимально до«мике 1 "ю пустимые погрешности измерений.

Формула изобретения

1.Преобразователь перемещения в код, содержащий анализатор, механически связанный с реверсивным двигателем, излучатель, оптически связанный через коллиматор и анализатор с фотоприемным устройством, первый выхОд которого соединен с первым вхо5

55 дом первого формирователя выходного кода, второй вход которого подключен к выходу формирователя начала отсчета, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения преобразователя, в него введены фоторегистрируюI щее устройство, второй фотопреобразователь выходного кода, блок управления, элемент ИЛИ, одновибратор, измерительный растр с прозрачным окном, механически связанный с реверсивным двигателем и оптически — с формирователем начала отсчета и с фоторегистрирующим устройством, второй выход фотоприемного устройства соединен с первым входом второго формирователя выходного кода, выход формирователя начала отсчета соединен с первым входом блока управления и с вторым входом второго формирователя выходного кода, третий и четвертый выходы фотоприемного устройства соединены с третьими входами соответственно первого и второго формирователей выходного кода, выход фоторегистрирующего устройства соединен с четвертыми входами первого и второго формирователей выходного кода, пятые и шестые входы которых являются входами установки начального кода преобразователя, а первые и вторые выходы соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом одновибратора, выход которого соединен с вторым входом блока управления и с седьмыми входами первого и второго формирователей выходного кода, третьи и четвертые выходы которых являются выходами преобразователя, выход блока управления соединен с реверсивным двигателем.

2 .. Преобразователь по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что форми- рователь выходного кода содержит первый и второй формирователи импульса, первый и второй триггеры, первый и второй элементы И, первый и второй счетчики, первый и второй буферные регистры, блок сложения кодов и блок вычитания кодов, входы первого и второго формирователей импульса являются соответственно первым и третьим входами формирователя выходного кода, а выходы соединены с первыми входами соответственно первого и второго триггеров, выходы ко15 i 0083

10 торых являются соответственно первым и вторым выходами формирователя выходного кода и соединены с первыми входами соответственно первого и вто5 рого элементов И, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго счетчиков, вторые входы которых являются соот-. ветственно пятым и шестым входами ð формирователя выходного кода, а выходы. соединены с первыми входами соответственно первого и второго буферных регистров, вторые входы которых объединены и являются седьмым входом формирователя выходного кода, вторые входы первого и второго триггеров и третьи входы первого и второго счетчиков объединены и являются вторым входом формирователя выходно- 20 го кода, вторые входы первого и второго элементов И объединены и являются четвертым входом формирователя выходного кода, выход первого буферного регистра соединен с первыми 2 входами блоков сложения и вЫчитания кодов, вторые входы которых соединены с выходом второго буферного регистра, а выходы являются соответственно третьим и четвертым выходами формиро- 30 вателя выходного кода.

3. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю шийся .тем, что излуча! тель выполнен в виде двухчастотного лазера с длинами волн, и A, 4. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что анализатор выполнен из двух струн, установленных на рамке, первая струна расположена под углом в сорок пять градусов по отношению к направлению сканирования, а вторая струна расположена перпендикулярно первой в плоскости анализатора, середины первой и второй струн совмещены.

5. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что фотоприемное устройство выполнено В виде . двух пар линейных фотоприемников,, чувствительных к длинам волн 9, и соответственно, и установленных на рамке анализатора, линейные размеры фотоприемников не меньше линейных размеров струн анализатора, приемные плоскости фотоприемников первой пары расположены параллельно первой струне по разные стороны от нее, приемные плоскости второй пары фотоприемников расположены параллельно второй струне по разные стороны от нее, выходы первого, второго фотоприемников первой пары и первого и второго фотоприемников второй пары являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами фотоприемного устройства.

1510083

Ур

Составитель Е.Бударина

Техред Л.Олийнык Корректор Н.Борисова

Редактор Г.Гербер

Заказ .5829/56 Тираж 884 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101