Преобразователь перемещения в код

 

СОЮЗ СОВЕтСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) д)) Н 03 М 1/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2) ) 3972707/24-24 (22) 04,11.85 (46) 07,11.90. Бюл. ¹ 41 (71) Институт электросварки им, Е.О Патона (72) В.M.Ëóíèí, О.Г.Касаткин и Я.Ф,Кисилевский (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 77!464, кл. С 01 В 11/26, 1978.

Авторское свидетельство .СССР

¹- 1156255, кл, Н 03 М 1/24, 1 983. (54)(57). 1, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕЬБЩЕНИЯ В КОД, содержащий излучатель, оп.тически соединенный через коллиматор, анализатор и линзу с фотоприемником, двигатель, кинематически соединенный с анализатором, формирователь импульсов, первый и второй формирователи сигналов, входы которых объединены, выход первого формирователя сигналов соединен с первым входом первого триггера, первый и второй счетчики, первый и второй регистры, первые входы которых соединены с вторым входом первого .триггера, выход первого счетчика соединен с вторым входом первого регистра, выход которого соединен с первыми входами первого и второго делителей кода, выход второго счетчика соединен с .вторым входом второго регистра, выход которого соединен с вторым входом первого делителя кода, выход которого является первым выходом преобразователя, третьи счетчик и регистр, первые входы которых объединены, выход третьего счетчика соединен с вторым входом третьего регистра, выход которого является первым выходом преобразователя, третьи счетчик и регистр, первые входы которых объединены, выход третьего

2 счетчика соединен с вторым входом третьего регистра,.выход которого соединен с вторым входом второго делителя кода, выхоД которого является вто-,, рым выходом преобразователя, генератор, анализатор выполнен с основным прозрачным окном, одна сторона которого выполнена в виде спирали Архимеда, отличающийся тем, что, с

Целью повышения точности преобразователя, в него введены селектор импуль сов, третий, четвертый, пятый и шестой формирователи сигналов, второй, третий и четвертый триггеры, элемент

ИЛИ, первый и второй элементы 2 И-ИЛИ, анализатор выполнен с дополнительным прозрачным окном в виде сектора с yr- ® лом раствора (, другая сторона основ фу ного прозрачного окна выполнена в виде спирали Архимеда, эквидистантной одной С, стороне, а спираль Архимеда развернута на угол 2 -(ф, выход формирователя импульсов соединен с входами третье- * го и четвертого формирователей сигналов и с первым входом селектора им- пульсов, второй вход которого соединен с выходом фотоприемника, первый выход селектора импульсов соединен с входом первого формирователя сигналов, а второй выход - с входами ° пятого и шестого формирователей сигналов, выход первого формирователя сиГналов соединен с первым входом второго триг" гера, выход второго формирователя сиг" налов соединен с первыми входами третьего и четвертого триггеров, выходы третьего, четвертого, пятого и шестого формирователей сигналов соединены с вторыми входами первого, третьего, второго и четвертого триггеров соответственно, выход третьего

1605309 формирователя сигналов соединен с первыми входами первого и третьего счетчиков, выходы первого и третьего, второго и четвертого триг.".еров соединены соответственно с первыми и вторы5 ми входами первого и второго элемен тов 2 И-ИЛИ соответственно, первый и второй выходы генератора соединены соответственно с третьими и четверты- 10 ми входами первого и второго элементов 2 И-ИЛИ соответственно и с входами элемента ИЛИ, выход которого гоединен с BTopbIM входом первого счетчика„ выходы первого и второго эпементов 2 И-ИЛИ соединены с вторыми вхо;.;ами второго и третьего счетчиков соответственно, первые входы первого; второго и третьего счетчиков объединены. 20

2. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что селектор импульсов содержит два инвертора, два триггера и два элемента И, вход первого инвертора является первым входом селектора, а выход первого ин вертора соединен с первым входом перч

Изобретение относится к автоматике и.вычислительной технике и может быть использовано в сварочном производстве при контроле сварочных перемещений и деформаций изделий при их сварке.

Целью изобретения является говышение точности преобразователя. 35

На фиг.1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг,2 — анализатор; на фиг.3 — электрическая схема селектора импульсов; на фиг,4временные диаграммы работы преобразо- 40 вателя.

Преобразователь соцержит излуча-. тель 1, коллиматор 2, анализатор 3, линзу 4, фотоприемник 5, формирова- . тель 6 импульсов, двигатель 7, форми- 45 рователь -13 сигналов, регистры 1416, делители 17 и 18 кода, счетчики

19-21, селектор 22 импульсов, триггера.13-26, генератор 27, элемент ИЛИ

28, элементы 2И-ИЛИ 29 и 30, формиро- 50 ватель 8 содержит излучатель 31, фотоприемник 32 и диафрагму 33, анализатор содержит прозрачные окна 34, и 35, прозрачное окно.34 имеет зону 36 срабатывания формирователя 6, анализатор .

3 имеет зону 37 измерения, отверстие

38 под ось, селектор 22 импульсов со-, держит инвертор, 39, триггеры 40 и 41, элементы И 42 и 43, инвертор 44, на

Boro триггера второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, первый вход второго триггера соединен с первыми входами первого и второго элементов И и является вторым входом селектора, второй вход второго триггера соединен с выходом первого триггера, а выход соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом второго инверто-.. ра.и является вторым выходом селектора, выход, второго инвертора соединен с вторым входом второго элемента И и с третьим входом первого триггера, выход второго элемента И является пер" вым выходом селектора.

3, Преобразователь по п.1,. о тл и ч а ю шийся тем, что формирователь импульсов содержит последо- . вательно расположенные на одной опти-, ческой оси излучатель, диафрагму и фо топриемник, выход которого является выходом формирователя импульсов, при». чем расстояние между излучателем и диафрагмой больше толщины анализатора. временных диаграммах представлены сигналы 45 с выхода формирователя 6, 46..с выхода фотоприемника 5, 47 - с второго выхода селектора 22 ймпульсов, .

48 — с первого выхода селектора 22 импульсов, 49 и 50 — с выходов тригге . ров 25 и 26 соответственно,.51 и 52с выходов триггеров 23 и 24, Преобразователь работает следующим образом.

Излучатель 1, в качестве которого может быть использован гелий-неоновый лазер с закрепленным на немколлиматором 2, устанавливается на неподвижном основании, Анализатор 3 и связанные с ним линза 4, фотоприемник 5, формирователь 6 и двигатель 7 укрепляются на контролируемом объекте. Один раз за полный оборот анализатора 3 прозрачное окно 34 и окно 35 открывают путь све товому потоку излучателя 1 к фотоприемнику 5, на выходе которого вырабатываются импульсы 46..При,этом окно 34 явля ется одновременно зоной 36 срабатывания . формирователя 6, которая открывает путь световому потоку от излучателя

31 к фотоприемнику 32 через диафрагму ЗЗ. На выходе формирователя 6 вы-. рабатывается импульс 45. При помощи селектора 19 из импульса 46 выделяются импульсы 48 и 47., соответствующие

5 16053 пересечению луча излучателя 1 окнами

34 и 35.

Одна из реализаций селектора 19 приведена на фиг.3. По приходу поло- 1 жительного фронта импульса 45, поступающего через инвертор 39 на вход установки триггера 40, последний устанавливается в единичное состояние.

Этим разрешается запись информации в: триггер 41. Положительный фронт импульса 47, следующего з.а импульсом

45 (при этом предполагается, что анализатор 3 на фиг.2 по часовой стрелке, а луч излучателя 1 может находить-15 ся .только. в зоне 37), устанавливает триггер 41 в единичное состояние, обеспечивая тем самым свое прохождение на выход селектора 22 через элемент И 43 к блокам 12 и 13; Одновре- 20 менно этот же импульс через инвертор

44 поступает на вход стробирования триггера 40 и своим отрицательным (задним) фронтом сбрасывает в ноль.

Таким образом, формируется сигнал 47, 25

При сбросе триггера 40 происходит сброс триггера 41 и блокируется прохождение импульсов на выход селектора

22 через элемент И 43, однако при этом разрешается прохождение импульсов 48 через элемент И 42 к формирователям 8 и 9 ° При приходе следующего импульса 45 описанный процесс повторяется. Таким образом, осуществляется разделение селектором 22 входного сигнала 46 на два сигнала 47 и

48. Такое разделение возможно, поскольку последовательность прохождения импульсов 45 и 46 не изменяется, Анализатор 3 представляет собой диск из оптически прозрачного материала, например из стекла, с нанесенной на него непрозрачной маскОй с прозрачными окнами 34 и 35 (фиг.2). В центре диска имеется отверстие 38 под ось, . на которой он вращается. Анализатор 3 приводится в движение двигателем 7, Прозрачное окно 34 образовано сдвинутыми по фазе на угол (радиальными прямыми ÎD и ОС, а прозрачное окно 35 образовано сдвинутыми по фазе на угол

, :,.левосторонними спиралями Архимеда, развернутыми по радиусу на угол (2 Ц ). Диафрагма 33,,,установленная перед излучателем 32 и формирователе 6, 55 позволяет выделить импульс 45, длительность которого с большой точностью пропорциональна углу сдвига фаз

09 6 и, Точность ограничена лишь размера о ми диафрагмы 33.

Пусть эффективный радиус пятна из

I .лучателя 1 в плоскости анализатора 3 равен r и пятно находится в -точке 01 °

Под эффективным радиусом пятна пони- мается максимальное расстояние от центра пятна до точки, интенсивность излучателя в которой равна порогу срабатывания фотоприемника 5, При вращении пятна излучателя L вокруг центра

0 анализатора 3 (что равносильно вращению анализатора 3 вокруг своей оси), фотоприемник 5 вырабатывает импульсы

47,и 48. Пусть Π— центр пятна при выходе его за границу прозрачного ок на 34; Π— центр пятна при входе ere в прозрачное окно 34 О ". центр пят на при входе его в прозрачное окно

35; О - центр пятна при выходе из прозрачного окна 35. Причем точка М— точка касания пятна с центром О и спирали ОАЕ, N — точка касания пятна

1 с центром О и спирали ОВР, D C точки касания пятен с центрами О и

01 с границами прозрачного окна 34, В идеальном случае, когда пятно излучателя 1 в плоскости анализатора 3 стягивается в точку (г- О), точками пересечения пятна и прозрачного окна

34 являются точки С и D а точками пересечения пятна и прозрачного окна ,35 — точки А и В. Причем точки А, В, С и Э лежат на окружности радиуса ((p — полярная координата точки О).

Полярная координата (точки О опре1 деляется углом между положением границы OD прозрачного окна 34 и в момент выключения формирователя 6 (задний фронт импульса 45) и радиус-векI тором 00 . Уравнение спирали Архимеда в полярных координатах имеет вид () = «(.р где, — полярные координаты точек спирали Архимеда; а — постоянный коэффициент, R а = const.

2 7. — с о

Значение угла (выбирается равным

0,1 рад. На î-новании изложенного мож можно записать

То У (/а + gz+lP ), Тсек (yä 2 Ч ), где gg = О ОА; (= „ .О ОВ; Щ = 0 OD=

= О ОС, причем +, =Ф(Р) = Var, Vz

= g> (P) = Var, y, = const.

1605309

Из фиг,2 следует, что в идеальном случае (rnO) длительность Т импульса 49, образованного между п редними фронтами импульсов 47 и 48, пропорциональна полярной координате точки

0 -. Этой же координате пропорциоИ наль на длительность Т импульса 50 между задними фронтамй импульсов 47 и 48. Аналогичным образом полярная координата (точки 0 пропорциональл на длительностям Т, Т импульсов 51 и 52, образованных передними (задними) фронтами импульсов 48 и 45. Указанные импульсы формируются при помо- 15 щи формирователей 8-13 и триггеров

23-26. Выражения для длительностей сформированных лмпульсов будутиметь. - M gP 4 Q<) ° c, ð йр+Ц ъ q,) > 20 ("- (Qq + v< ) ) ь g = (d (Q g - (f (j, где (»Ц) - углы, пропорциональные полярным. координатам P» g точки 0

1 соответственно. При помощи генератора 27, на выходе которого формируются две,.сдвинутые íà g относительно друг друга, последовательности импульсов частотой f< и элементов 2830 на счетчиках 19-21 за один оборот

30 анализатора 3 формируются значения кодов:

Ы„= 4ЪЕО;

%а 29yy f о

= (2Ч+(P,-y,)6 f, По переднему фронту импульса 45 ! происходит перепись. кодов N N u и

N, в регистры 14-16» а затем обнуле.л ние счетчиков 19-21 и начинается новый цикл работы преобразователя. При этом коды N и Np на выходе делителей 17 и 18 определяются из выражений

Ne ЧЧ.

Nqg р -Ч -Ч

1 gt

Полярные координаты точки 0 определяются из выражений л

Ч" =Ц = 2иХ » () = aP = 2иаКр—

1 айь Чг)» dP = аЩ М» . где g — методическая погрешность определения координаты, Таким образом, умножая значения .ко1 дов N » М на постоянные коэффициенус /сг ты 2 и и 2 а соответственно, можно. получить полярные координаты р и ( г центра пятна 0 .излучателя 1 в плоскости анализатора, 3. При необходимос ти можно легко перейти к декартовым координатам по формулам

Х =Pcosf;

Х = $ sing.

1б05309 кам 89

1605309 и

t т„

Тр т т„"

Составитель М,Сидорова редактор .В..йугреикова Техред g.дидык Корректор Л.Бескид

Заказ 3457 Тираж 668 Подписное, ВЯЯЯЙЯ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Гкнт сссР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина,101 в>