Устройство для выборки и интерполяции на несущей частоте

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 21/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 89) 139897 ГДР21) 7770961/18-28 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) ФЕБ фКарл Цейсс Йен(53) 531.7(088.8) а (ГДР) (54) (57) 1. УСтРойстВО ДлЯ ВЫБОРКИ и интеРИОляции КА несущей чАстоте информации о путк и угле поворота объекта, состоящее из осветителя, расположенных последовательно по ходу светового луча подвижного растрового экрана, неподвижного растрового экрана, содержащего четыре йтриховых поля, сдвинутых по отношению одно к другому на четверть постоянной решетки К, и фотоэлектрической воспринимающей головки, состоящей из четырех фотоприемниковЯО 1 А / блока обработки сигналов, содержащего каналы грубого и точного отсчета, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено управляемым блоком ортогональных сигналов, содержащим генератор 5 импульсов и соединенным с осветителем 1, а канал точного отсчета блока обработки сигналов выполнен в виде разностных операционных усилителей 11 и 12, включенных после фотоприемников 7-10 избирательных фильтров 13 и 14 и соединенных последовательно суммирующего усилителя 15, аналого-циФрового преобразователя 16 и блока 17 оценки фазы, соединенного с генератором 5 импульсов управляемого блока ортогональных сигналов.2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что осветитель 1 включает в себя не менее двух модулируемых светодиодов.Изобретение касается устройства для выборки и интерполяции на несущей частоте инФормации о путях и углах поворота для Фотоэлектрических измерительных систем, работающих по методу проходящего и отраженного света, в особенности для измерительных приборов н станков.Для повышения разрешающей способности Фотоэлектрических методов и устройств измерения путей и углов поворота применяются, например, интерполяторы, работающие на прин" ципе среза амплитуды первичного сигнала измерительной головки системы.Период первичных сигналов разбивается либо .прецизионным триггером, либо высокочастотным делителем напряжения с последующим наложением соответствующих Функций (РЕ-АЗ 1498137).Подобная интерполяция обуславливает при повышении интерполяцион. ного множителя усложнение настройки электронных схемных элементов. Кроме того, с учетом цифрового умножения достигается интерполяционный множитель, равный примерно 40-80. С увеличением интерполяционного множителя возрастают схематические затраты для интерполятора н повышаются требования к первичным сигналам измерительной головки в отношении нх формы, стабильности амплитуды, фазового угла и постоянной составляющей. В ДД-РБ 128338 описывается фа" зоциклический, основанный на несущей частоте, способ интерполяции, и устройство для определения измеряемой величины для Фотоэлектрических систем измерения пути и угла поворота. При этом квазисинусоидальные сигналы в первом канале оцениваются в момент прохождения нуля, а во втором - оценивается значение фазы сигнала в данный момент, между двумя точками прохождения нуля. Грубые информационные величины, первого канала оценки и точные ин Формацдонные величины второго кана. ла оценки обрабатываются совместно в каскаде оценки информации. Таким образом, создаются условия для модуляции несущего сигнала соответствующим первичным сигналом измерительной головки не в измерительной головке, а в специальной следящей схеме. Это устройство применено для фотоэлектрических измерительных систем, у которых , например, Функции пути и угла получаются с помощью проектирующей промежуточной оптики для обраэования муара, и ко всем Фотоприемникам относится один иемодулированиый общий источниксвета.. Целью изобретения является устранение недостатков уровня техникии уменьшение технических затратдля измерительных Фотоэлектрическихсистем высокой разрешающей способВ основу изобретения поставленазадача создания устройства для выборки и интерполяции на несущейчастоте для измернтельнь.л систем,которое должно обладать большим интерполяционным множителем.Согласно изобретению эта задача в устройстве для выборки и интер.поляции на несущей частоте информации о пути и угле поворота объекта, состоящем из осветителя, расположенных последовательно по ходусветового луча подвижного растрового экрана, неподвижного растрового экрана, содержащего четыре 20 штриховых поля, сдвинутых по отношению одно к другому на четвертьпостоянной решетки К, и фотоэлектрической восгринимающей головки, сос-тоящей из четырех Фотоприемников, 25 блока обработки сигналов, содержащего каналы грубого и точного отсчета, решается тем, что оно снабжено управляемым блоком ортогональныхсигналов, содержащим генератор нм пульсов и соединенным с осветителем,а канал точного отсчета блока об"работки сигналов выполнен в видеразностных операционных усилителей,включенных после фотоприемников, из бирательных Фильтров и соединенныхпоследовательно суммирующего усилителя, аналого-цифрового преоб" .разователя и блока оценки Фазы, соединенного с генератором импульсов 40 управляемого блока ортогональныхсигналов.При этом преимуществом являетсято, что осветитель вилючает в себяне менее двух модулируемах свето диодов.Изобретение создает возможностьполучения высокой разрешающей способности на основе большого интерполяционного множителя (ъ 100) и,тем самым, разбиения грубого интервала.Исключением промежуточной оптикимежду растровым экраном и измерительной головкой, а также незначительными схемными затратами. Получается55 простая конструкция устройства.На чертеже представлен примерсхемиого решения устройства.Устройство для выборки и интерполяции на несущей частоте представ ляет собой Фотоэлектрис ".скую измерительную систему высокой разрешающейспособности и состоит из осветителя 1, подвижного растрового экрана 2 и фотоэлектрической воспринимаю 65 щей головки 3. За воспринимающей головкой 3 установлен блок обработкисигналов. Осветитель 1 состоит издвух светодиодов 3 и 4 для освещения растрового экрана 2, .которыеуправляются снимаемыми с управляемого блока ортогональных сигналов (с 5генератором 5) сигналами в 1 п ы 1 итсов (иэС,Здесь ыт - круговая частота сиг нала 1юз - круговая частота сигнала о пути или углеповорота объекта.За четырьмя сдвинутыми по отношению одно к другому на четверть постоянной решетки К растрового экрана 2 штриховыми полями неподвижного растрового экрана 6 размещенычетыре Фотоприемника 7-10, за кото;рыми включены образующие разностныйсигнал операционные усилители 11и 12 и избирательные Фильтры 13 и 14для образования амплитудно-модулированных сигналов в 5.п юг сов шзй ивпСуммирующйй усилитель 15 предназначен для образования суммарной 25функции в 1 п(ы,+ и 1. для получениясигнала информации о пути и углеповорота объекта, пропорциональногоабсолютному значению Фазы, путемсравнения преобразованной в цифровую форму суммарной функции в 3 дь ххо+ щ)1 с Функцией несущей в 1 п мйэа суммирующим усилителем 15 включается аналого-цифровой преобразо,ватель 16 и цифровой блок 17 оценки Фазы.Устройство работает следующим,образом.Четыре фотоприемника 7-10, установленные соответственно за четырьмя сдвинутыми по отношению одно к другому на К/4 штриховыми полями подвижного растрового экрана 6,получают сигналы информации о путии угле поворота.При этом Фотоприемники 7 и 8освещаются светодиодом 3, а Фотоприемники 9 и 10 - светодиодом 4;От высокочастотного генератора 5,частота Ю которого выбирается соответственно разрешающей способности для измеряемой величины в каналеточного отсчета, через цифровые делители 18 и 19 частоты и через Фильтры 20 и 21 образуются сигналыв 1 пвй и совы , по которым управляются светодиоды 3 и 4. Фотоприемники 710 вырабатывают переменные.фо- -тотоки, которые определяются наложением высокочастотного световогосигнала осветителя 1 соответствую- бОщей частоты Е и низкочастотной сос"тавляющей соответствующей частоты:которая является результатомдвижения растрового экрана 2 по отношению к растровому экрану б, . 65 Между штриховыми полями, лежащими напротив фотоприемников 7 и 8, и штриховыми полями, лежащими на" против фотоприемников 9 и 10 имеет-. ся геометрическое смещение на шаг растра, равное К/2. Поэтому это сме". щение между фотоприемниками 7,9 и 8, 10 составляет К/4.В каждом из этих Фотоприемников возникает нелинейный искаженный сигнал,состоящий из постоянной состав" ляющей (составляющих несущей и низкой частоты), а также из их выс- ших гармоник и произЬедения в 1 пйт 1, юсова .или в 1 пш В сов.ц.й. После отстройки сигналов Фотопрйемников 7 и 10 и сигнала постоянной составляющей посредством последующего образования сигналов пар фотоприемников 7 и 8 или 9 и 10 в операционных усилителях 11 и 12 и избирательной фильтрации в избирательных Фильтрах 13 и 14 выделяются амплитудно модулированные функции в 1 пщтй совм С или вепш совш .Эти два амплитудно-модулировав" ных .игнала подаются на суммирующий усилитель 15., где и образуется суммарная функция в 1 п(ю + ы) 1,Член 9=в 1 пропорционален пути,3пройденному растровым экраном 2. В аналого-цифровом преобразователе 16 суммарный сигнал преобразуется в цифровую форму и в блоке 17 оценки фазы сравнивается с преобразованным . в цифровую Форму сигналом в 1 пв 1, а в счетчике 22 рассчитывается в цифровой форме фазовое пространство согласно требуемой разрушакщей способ" ностиПолучение точных величин в течение одного интерполяционного периода проиводится в канале точного отсчета посредством цифрового измерения абсолютной величины Фазы. Каждому мгновенному значению Функции пути в 1 пщ 1 или совц соответствует определенное значение Фазы, которое воспроизводимо независимо от помех в течение интерполяционного периода.Грубые величины (интерполяционные периоды) в соответствии с в 1 пы й или сова С получаются в блоке 23 иэ смеси частот наложенных сигналов посредством Фильтрации или .демодуляции и после обработки и преобразования в цифровую форму в канаде грубого отсчета подаются в счетчик 22 для связи с точными величинами.Можно предусмотреть также в ос-. ветителе 1 четыре модулированных светодиода, причем по два из этих светодиодов модулируются одинаковыми сигналами в 3 пффтС илн,совФ.Кроме того, можно раэместйть напротив Фотоприемников 7-10 растровый экран,с постоянной К и разме10 б 5687 Составитель Е,ГлазковаТехред С, Мигунова Корректор Л.Патай Редактор Р.Цицикатттттт ааеааеащ щ тащщеещеещ Эаказ 11028/41 Тиразк 593 Подписное ВНИИПИ ГосударственнОго комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, жт 35, Раушская наб., д. 4/5т аттщтт ттщщщщ щщ щщщщ а е ещщфилиал ППП фПатент, г, Уагород, ул. Проектная, 4 стить его со сдвигом К/4 по отношению к растровому экрану 2 для получения в воспринимающей головке четырех сдвинутых на 90 ф сигналов,причем К представляет собой постоянную решетки растрового экрана 2,