Устройство для измерения погрешностей шагов регулярных структур

 

Союз Советски(т

Со ивлистииескик

Республик (61) Дополнительное к авт, саид-ву— (g2) Заявлено 230179 (21) 2717552/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 23,1280. 6(оллетень Ио 47

Дата опубликования описания 23. 12. 80

G 0 1 F(17/02

Государственный комитат

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК б? 1. 317..333(088.8) (О. Н. Биенко, Е.К.Чехович, Ю.Г. Буров и Д. Б.Толкун (1эе р,(ун

r .™М;эу.

j ° 4 °

Инатктут энектраники йн Ненаруаакан ать (72) Авторы изобретения!! (0 кй ( (73) Заявитель (5Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗ IEPEHHR ПОГРЕ!0НОСТЕ1Ч ШАГОВ

РЕГУЛЯРНЫХ СТРУКТУР

Изобретение относится к лектроиз лерительной технике и может быть использовано при создании устройств для контроля линейных размеров регу"-. лярных структур.

Известно устройство для контроля шага периодических структур, содержащее два идентичных блока, каждый из которых включает в себя декаду с предварительной установкой, элемент совпадения, переключатель предварительной установки, шины управляюцтих импульсов, шины и;-лпульсов заполнения и коммутатор (1) .

Недостатком этого устройства является невозможность контроля структур, погрешности которых превышают половину номинального шага.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее коммутатор, генератор счетных импульсов и два счетных блока, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные переключатель предварительной установки, счетчик и элемент совпадения, вход которого соединен со входом переключателя предварительной установки Г2) .

Недостатком этого устройства является невысокая точность.

Цель изобретения — повышение точности.

Для достижения этой цели устройство для измерения погрешностей шагов регулярных структур, содержащее коммутатор, генератор счетных импульсов и два счетных блока, каж дый из которых включает в себя последовательно соединенные переключатель предварительной установки, счетчик и элемент совпадения, выход которого соединен со входом переключателя предварительной установки, снабжено двумя элементами И, двумя триггерами, биполярным ключом и фотоэлектрическим. преобразователем, включенным между входами генератора

2Q счетных импульсов и коммутатора, выходы которого соединены соответственно с первыми входами триггеров, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих элементов

25 совпадения счетных блоков, а выходы триггеров соединены с соответствуюцкими входами биполярного ключа и первыми входами соответствующих элементов И, вторые входы которых со30 единены с выходом генератора счет789762 ных импульсов, а выходы — с установочными входами счетчик он соответствующих счетных блоков, при этом сигнальный вход биполярного ключа соединен с выходом генератора счетных импульсов.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство включает в себя генератор 1 счетных импульсов (ГСИ), фотоэлектрический преобразователь (ФЭП) 2, два элемента И 3 и 4, два идентичных счетных блока 5 и б, состоящих из переключателей 7 и 8 предварительной установки (ППУ), счетчиков (С) 9 и 10 и элементов

11 и 12 совпадения (ЭС), коммутатор 15

13, два триггера (T) 14 и 15, биполярный ключ (БК) 16.

Устройстно работает следующим образом.

Вначале осуществляется предвари- 2О тельная установка всех схем в исходное состояние: на счетных блоках

5 и б при помощи переключателей 7 и и 8 предварительной установки выставляются значения, равные номиналь- д ной величине шага контролируемой регулярной структуры, в счетчиках

9 и 10 также записывается значение номинального шага, но в обратном коде.

Фотоэлектрический преобразователь (ФЭП) 2 формирует последовательность прямоугольных электрических импульсон, .период следования которых пропорционален величинам шаган контролируемой структуры, а их длитель ности — размерам элементов. Генератор

1 счетных импульсон нырабатывает при этом импульсы заполнения, период следования которых синхронизираван са скоростью сканирования структуры фото- 4Q электрическим преобразователем 2.

Синхронизация осуществляется подачей упранляющих сигналов ФЭП 2 на синхронизирующий вход ГСИ 1, При отсутствии на тактовом вхо- Я де коммутатора 13 первого командного импульса, сигнализирующего о начале шага, на входы счетчиков импульсы заполнения через элементы И 3 и 4 не поступают. 50

При определении погрешностей шаган регулярных структур возможны три случая — погрешность равна нулю (действительный щаг ha равен номинальному Ьн), больше нуля (ha > h„), меньше нуля (h„ < h ), или относи- . тельно последовательности электрических имнульсон на выходе фотоэлектрического преобразователя — второй по шагу командный импульс на тактовый вход коммутатора 13 поступает одно- 60 временно с выходным сигналом элемента 11 (или 12), совпадения позже него или раньше него.

В первом случае н момент прихода на тактовый вход коммутатора 13 65 первого командного импульса коммута тор переключает один из триггеров (например, 14). После этого через элемент И 3 на счетный вход С 9 начинают поступать импульсы заполнения, идущие да тех пар, пока ан не приводится в состояние "0" (нуля), т.е. счет производится до числа импульсон, соответствующего номинальному шагу. В этот момент на выходе

ЭС 11 вырабатывается сигнал, который возвращает триггер 14 в исходное састаяние .(длительнасть его выходных импульсов пропорциональна величине номинального шага), тем самым препятствуя далынейшему прохождению импульсов заполнения через элемент И 3 на вход С09. Этот же сигнал при помощи ППУ 7 возвращает

С 9 н исходное состояние.

Одновременно с возвращением элементов в исхадное састаяние приходит второй командный импульс (hj---h>), который запускает триггер 15. Временное несовпадение фронтов импульсов с триггерон 14 и 15 отсутствует, поэтому на выходе биполярного ключа 16 не формируются импульсы, характеризующие погрешность шага.

При этом окончание цикла работы одного счетного блока совпадает с началом цикла работы второго блока.

Ва втором случае командный импульс на тактовый вход коммутатора поступает позже того момента, когда элемент совпадения одного из счетных блоков выдает сигнал, сбрасынающий соответствующий триггер н исходное состояние. После запуска Т 15 командным импульсом через элемент

И 4 на вход С 10 поступают импульсы заполнения до тех пар, пока 3С 12 не выдает сигнал, свидетельствующий о приведении С 10 в состояние "0" (нуля), Этот сигнал возвращает триггер 15 н исходное состояние„ тем самым запрещая прохождение-импульсов заполнения через элемент И 4 на вход

С 10, и одновременно через ППУ 8 возвращает С 10 н исходное состояние, Второй по шагу командный импульс проходит с задержкой по отношению к заднему фронту импульса с триггера 15 и запускает через коммутатор триггера 14, Импульсы заполнения не поступают на входы С 9 и С 10, т.е. ни один из счетных блоков не работает. Импульсы с триггеров 14 и

15, управляющие биголярным ключам

16; разнесены. во времени, что характеризует наличие положительной погрешности шага.

Биполярный ключ формирует пачку импульсов положительной полярности в течение этого промежутка времени.

Число N, импульсов стабилизированной амплитуды и длительности н пачке характеризует величину измеренной погрешности hh„ выраженную в циф7897б2 ровой. форме. Знак погрешности определяется полярностью выходных сигна. лов ключа. Периоды следования. импульсов в пачках синхронизированы с периодами следования импульсов заполнения посредством входа биполярного ключа 1б, соединенного с выходом генератора 1.

Если командный импульс на коммутатор поступает раньше сигнала элемента совпадения, то начало выходного импульса одного триггера опережает конец выходного импульса другого триггера. Это свидетельствует о том, что в течение этого времени импульсы заполнения одновременно поступают на входы С 9 и

С е.происходит параллельная работа обоих счетных блоков устройства по двум смежным шагам.При этом биполярный ключ 16, управляемый триггерами 14 и 15, формирует пачку импульсов отрицательной полярности, число импульсов в КоТоооН соответствует величине измеренной. погрешности.

Таким образом, устройство обеспечивает измерение погрешностей шагов любой полярности. Так как на обоих переключателях 7 и 8 предварительной установки выставляются значения, равные номинальной величине шага контролируемой структуры, н оба с етчика 9 и 10 работают независимо друг от друга, величина рассогласования во времени выходных сигналов триггеров 14 и 15, а следодовательно, и величина измеренного

ОтклОнения действительнОго шага оТ заданного значения может быть любой.

Информация, получаемая с биполярного ключа, характеризует знаки погрешностей шагов и их величины в цифровой и аналоговой форме. B цифровой форме Отклонения шагов пропорциональны числам импульсов в па.-тках. B аналоговой форме измеренные величины описываются выражением

Л" =Ила так как длительность (pB3нополяр ных прямоугольных импульсов, форми— руемых бипОлярным ключом, ПОстОянна.

Устройство может работать и в режиме прямого кода. В этом случае во время установки всех элементов в исходное состояние в счетчики 9 и 10 записывается нуль.В та" îì режиме работы элементы ll и 12 совпадения выдают сигналы „свидетельствующие о подсчете в прямом коде счетчиками числа импульсов заполнения, равИого но гинальному шагу контролируемой структуры. Эти сигналы управляют работой триггеров 14 и 15 И одновременно -eре переключатели предварительной установки сбрасывают соответствующие счетчики в исходное (нулевое) состояние. B остальном принцип работы

1 устройства остается прежним.

Формула изобретения

15 Устройство для измерения погрешностей шагов регулярных структур, содержащее коммутатор, генератор счетных импульсов и два счетных блока, каждый из которых включаpT D

Щ себя последовательно соединенные переключатель предварительной уста— новки, счетчик и элемент совпад ния, выход которого соединен со входом переключателя предварительной установки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью павьыения точности, оно снабжено двумя элементами И, двумя триггерами„ биполярным ключом и фотоэлектрическим преобразователем, включенным между входами генератора счетных импульсов и коммутатора, выходы которого соединены соответственно с первыми входами триггеров, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих элементов совпадения счетных блоков„ а выходы триггеров соединены с соответствующими входамн биполярного ключа и первыми входил соответствующих элементов И, вторые входы коgiQ торых соединены с выходом генератора счетных импульсов, а выходы — с угтановочными входами счетчиков соотве:. ствующих счетных блоков, при этом сигнальный вход биполярного ключа соединен с выходом генератора счетных импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 444049, кл. G 01 В 7/14, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2608474/18-28, кл, G 7/14, G 04 F 10/04, 0 01 К 23/00, 1978.

789762

Составитель A.Èçþìoâ

Техред М.Кузьма Корректор Н. Бабинец

Редактор И. Николайчук

Филиал ППП "Патент",г,ужгород,ул.Проектная,4

Заказ 9025/38 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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