Устройство для измерения линейных перемещений
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в робототехнике для измерения линейных перемещений и при контроле линейных размеров объектов. Целью изобретения является повышение точности измерения. Устройство содержит индуктивный датчик, соединенный со входом измерительного генератора , счетчики, ключи, R-S-триггеры, тактовый генератор, счетчик кода, регистр индикации, регистр калибровки, формирователи коротких импульсов, счетчик калибровки , счетчик формирования паузы. Информация о результатах измерения отображается на индикаторе, вход которого соединен с выходом регистра индикации. Информация может также подаваться на внешнее управляющее устройство. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 В 7/00
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4916564/28 (22) 05.03.91 (46) 30,03.93, Бюл, № 12 (71) Самарский филиал Института машиноведения им. А,А.Благонравова (72) А.В.Степин (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1551969, кл, 6 01 В 7/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в робототехнике для измерения линейных перемещений и при контроле линейных разИзобретение относится к измеритель- . ной технике и может быть использовано в робототехнике для измерения линейных перемещений и при контроле линейных размеров объектов.
Целью изобретения является повышение точности измерения и повышение быстродействия процесса измерения.
На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения линейных перемещений. Устройство содержит индуктивный датчик 1, соединенный со входом измерительного генератора 2, выход которого через ключ 3 подсоединен ко входу счетчика 4 периода, управляющий вход ключа 3 соединен с прямым выходом RS-триггера 5 формирования временного интервала, R-вход которого соединен с выходом счетчика 4 периода, à S-вход RS-триггера 5 форми. Ж,, 1805279 А1 меров объектов. Целью изобретения является повышение точности измерения. Устройство содержит индуктивный датчик, соединенный со входом измерительного генератора, счетчики, ключи, R-S-триггеры, тактовый генератор, счетчик кода, регистр индикации, регистр калибровки, формирователи коротких импульсов, счетчик калибровки, счетчик формирования паузы.
Информация о результатах измерения отображается на индикаторе, вход которого соединен с выходом регистра индикации.
Информация может также подаваться на внешнее управляющее устройство. 1 ил. рования временного интервала соединен с выходом счетчика паузы 6, вход которого через ключ 7 соединен с тактовым генератором, частота которого стабилизирована путем применения кварцевого резонатора.
Управляющий вход ключа 7 соединен с инверсным выходом RS-триггера 5 формирования временного интервала, Выход тактового генератора 8 через ключ 9 соединен с входами ключей 10 и t1, управляющий вход ключа 9 подключен к инверсному выходу RS-триггера 5 формирования временного интервала, который также соединен с входом формирователя 12 короткого импульса и Т-входом счетчика 13 калибровки, выход которого соединен с R-входом RS-триггера
14 калибровки прямой выход которого соединен с R-входом счетчика 13 калибровки.
Выход формирователя 12 короткого импуль1805279 са соединен с входом ключей 16 и 17, управляющий вход ключа 16 соединен с прямым выходом RS-триггера 14 калибровки, а управляющий вход ключа 17 соединен с инверсным выходом RS-триггера 14 калибровки. Выход формирователя 15 короткого импульса соединен с входами ключей 18 и 19; управляющий вход ключа 18 .соединен с прямым выходом RS-триггера 14 калибровки, а управляющий вход ключа 19 соединен с инверсным выходом RS-триггера 14 калибровки, Выход ключа 16 соединен с С-входом регистра 20 калибровки, 0-выход которого соединен с D-входом счетчика
21 кода, а С-вход регистра 20 калибровки соединен с 0-выходом счетчика 21 кода, Rвход которого соединен с выходом ключа 18, С-вход счетчика 21 кода соединен с выходом ключа 19, счетный вход "+1" счетчика 21 кода соединен с выходом ключа 10, управляющий вход которого соединен с прямым выходом RS-триггера 14 калибровки, а счетный вход "-1" счетчика 21 кода соединен с выходом ключа 11, управляющий вход кото- рого соединен с инверсным выходом RSтриггера 14 калибровки. 0-выход счетчика
21 кода соединен с 0-входом регистра 22 индикации, С-вход которого соединен с вы ходом ключа 17. S-.âõîä RS-триггера 14 калибровки соединен с выходом формирователя 23 короткого импульса на вход которого подается сигнал на калибровку от внешнего управляющего устройства в составе комплекса которого работает данное устройство для измерения линейных перемещений. Информация о результатах измерения отображается на индикаторе 24, вход которого соединен с выходом регистра
22 индикации. Эта же информация (D-выход .регистра 22), может подаваться на внешнее управляющее устройство;
Устройство работает следующим образом.
Измерительный генератор 2 к которому подключен датчик 1 вырабатывает на выхо. де импульсы с частотой следования пропорциональной индуктивности датчика 1, а следовательно и измеряемому перемещению. Допустим в момент включения RSтриггер имеет на прямом выходе сигнал логической 1, который открывает ключ 3. а на инверсном выходе сигнал логического О, который зарывает ключ.7, Импульсы с измерительного генератора через ключ 3 поступает на вход счетчика 4 формирования временного интервала, меняя коэффициент пересчета которого можно изменять чувствительность устройства измерения. В момент прихода на вход счетчика 4 импульса, по счету равного коэффициенту пересчета счетчика 4, на его выходе формируется импульс, поступающий на R-вход Rs-триггера, 5 формирования временного интервала и переключающий его выходы, соответственно на прямом выходе — сигнал лог.О, на инверсном — лог .1. Заканчивается период формирования временного интервала и начинается период формирования паузы, требующейся для стробирования счетчика кода
"0 21 и регистров 20 и 22, При этом открывается ключ 7 и закрывается ключ 3, импульсы тактовой частоты с выхода тактового генератора 8 через ключ 7 поступают на вход счетчика 6 паузы на вы15 ходе которого формируется импульс поступающий на S-вход RS-триггера 5 . формирования временного интервала и переключающий его выходы. Заканчивается период формирования паузы и начинается
20 следующий период формирования временного интервала. Длительность временного интервала пропорциональна частоте измерительного генератора 2 и коэффициенту пересчета счетчика временного интервала
25 4. Сигнал с инверсного выхода RS-триггера
5 временного интервала поступает на Твход счетчика 13 калибровки, формирователь 12 короткого импульса и инверсный управляющий вход ключа 9. Далее
30 устройство работает следующим образом.
До произведения процесса измерения, когда датчик отведен от измеряемого объекта и должен иметь нулевые показания.производится калибровка системй. Сигнал на ка35 либровку от внешней управляющей системы поступает на вход формирователя
23 короткого импульса, который формирует импульс, поступающий на S-выход RS-триггера 14. калибровки и устанавливающий на
40 его прямом выходе сигнал логической 1, на инверсном выходе сигнал логического О.
Сигнал с прямого выхода RS-триггера 14 открывает ключ 10. на вход которого через открытый во время формирования периода
45 временного интервала ключ 9 поступают импульсы тактовой частоты с тактового генератора 8, которые с выхода ключа 10 поступают на вход "+1" счетчика 21 кода в котором производится их подсчет за время
50 периода формирования временного интервала, соответствующего нулевым показаниям датчика.
В момент конца формирования периода временного интервала; начала формирова55 ния паузы формирователь 12 короткого импульса вырабатывает импульс, который, проходя через открытый ключ 16 на С-вход регистра 20 калибровки записывает в него значения данных подсчета.импульсов, поступающих с 0-выхода счетчика 21 кода на
1805279
D-вход регистра 20 калибровки. Таких циклов происходит два, зто количество задано счетчиком 13 калибровки и служит, чтобы устранить неопределенность появления .сигнала калибровки в течение цикла измерения.
После окончания второго (стабильного) цикла калибровки на выходе счетчика 13 калибровки формируется импульс, поступающий на R-вход RS-триггера 14 калибровки при этом на его прямом выходе устанавливается уровень логического О, а на инверсном уровень логической 1.
Далее, в проце.:ce измерения, устройство работает следующим образом. В момент начала формирования паузы формирователь 12 короткого импульса вырабатывает импульс, который через ключ 17 поступает на С-вход регистра 22 индикации и записывает в него данные с D-выхода счетчика 21 кода, поступающие на 0-вход регистра 22 индикации. По окончании импульса с формирователя 12 формирователь 15 короткого импульса вырабатывает импульс, поступающий через ключ 19 на С-вход счетчика 21 кода и записывающий в него данные, хранящиеся в регистре 20 калибровки и соответствующие числу за период подсчета калибровки.
Далее на время формирования периода
; временного интервала открываетсч ключ 9, через который и открытый ключ 11 импульсы с тактового генератора 8 поступают на вход
"-1" счетчика 21 кода, где происходит вычитание из записанного кода, В результате в конце периода формирования временного интервала на 0-выходе счетчика 21 кода имеется код разности количества импульсов за время периода калибровки и периода формирования временного интервала соответствующего измеряемому значению. Этот . код записывается в момент начала формирования паузы в регистр 22 индикации. Далее цикл измерения повторяется. Данные с выхода регистра 22 индикации поступают на индикатор 24 отображения информации, а также могут поступать во внешнюю управляющую систему.
Данное устройство для измерения линейных перемещений может быть выполнено на логических микросхемах серии К555 (К155, К1533).
Экспериментальные исследования заявляемого устройства для измерения линейных перемещений в составе системы измерения положения деталей в составе робототехнического комплекса показали, что по сравнению с аналогичным устройством (прототипом) точность измерения повышается на 3-5$.
20 второго и третьего ключей, выход счетчика
30 калибровки, соединен с R-входом RS-триг.гера калибровки, прямой выход которого сосный выход триггера калибровки — с управ40 ляющими входами седьмого, девятого и
10
Формула изобретения
Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее индуктивный датчик, соединенный со входом измерительного генератора, счетчик периода, первый, второй и третий ключи, два триггера, тактовый генератор, счетчик кода, регистр индикации, выход которого соединен с индикатором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены с четвертого по девятый ключи, первый, второй и третий формирователи коротких импульсов, регистр калибровки, счетчик калибровки и счетчик паузы, первый RSтриггер выполнен в виде триггера формирования временного интервала, второй
RS-триггер — в виде триггера калибровки, выход измерительного генератора через первый ключ подсоединен к входу счетчика периода, управляющий вход первого ключа соединен с прямым выходом RS-триггера формирования временного интервала, Rвход которого соединен с выходом счетчика периода, а S-вход — с выходом счетчика пэ-узы, а инверсный выход — с Т-входом счетчика калибровки, входом первого формирователя и управляющими входами единен с R-входом счетчика калибровки, управляющим входами шестого, восьмого и четвертого ключей, выход первого формирователя соединен с входом второго формирователя и входами шестого и седьмого ключей, выход второго формирователя — с входами восьмого и девятого ключей, инверпятого ключей, выход третьего ключа соединен с входами четвертого и пятого ключей, вход третьего ключа — с выходом тактового генератора, выход измерительного генератора — c вторым входом первого ключа, выход которого соединен с входом счетчика периода, выход шестого ключа соединен с
С-входом регистра калибровки, выход регистра калибровки — с D-входом счетчика кода, R-вход которого соединен с выходом восьмого ключа, С-вход — с выходом девятого ключа, вход "+1" соединен с выходом четвертого ключа, вход "-1" — с выходом пятого ключа, выход счетчика кода соединен с 0входами регистра калибровки и регистра индикации, С-вход регистра индикации соединен с выходом седьмого ключа, а вход третьего фсрмирователя — с внешним управ- . ляющим устройством.
1805279
Составитель А.Степин
Техред М.Моргентал Корректор С,Патрушева
Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 933 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
