Устройство для измерения угла поворота

(191 (11) В 21/22:-,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Е И К АВТОРСК 21) 378 22) 13.46) 28.72) А,А 53) 531 56) Пат 156320 842/24-287.842.87. Бюл. У 8Колосов7(088,8)нт Великобританиикл. С 01 В 11/26, 1980 ью е т ельн иевленный м становотиврисункомой памяки наиксацию носит мер в частности кроиствам для твого положения(54) УСТРОЙСТВО ПОВОРОТА (57) Изобретение тельной технике, электрическим ус го измерения угл вижных элементов иоаьзовано в при ИДЕТЕЛЬСТВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА строении и робототехнике. Целизобретения является повышенности измерений за счет параллго дискретного съема информаУстройство, содержащее устанна валу элемент с развертыврисунком, позволяет за счетки линейки фотоэлементов напповерхности с раэвертывакицими применения блока регистроти с выводом центральной ячесхему сравнения обеспечитьфотоэлемента, регистрирующегметричное положение края линисунка на плоскости фотоэлеме2 з.п. ф-лы, 3 ил.1 1293491Изобретение относится к измерительной технике, в частности к фотоэлектрическим устройстьам для точного измерения углового положения подвижных элементов, и может быть использовано в приборостроении, станкостроении и робототехнике.Цель изобретения - повышение точности измерений за счет параллельного дискретного съема информации.На фиг. 1 дана схема установки фотоприемника в случае винтовой линии на фиг. 2 - то же, в случае спирали Архимеда, на фиг. 3 - схема обработки сигнала.Устройство для измерения угла поворота состоит из осветителя (не показан), вала 1 с элементом 2 с развертывающим рисунком 3, Фотоприемника 4 в виде линейки фотоэлементов(например ПЗС) и схемы обработки сигнала, соединенной с фотоприемником 4 и содержащей последовательно соединенные усилитель 5 видеосигналов, аналого-цифровой преобразователь 6, блок 7 регистровой памяти, арифметика-логический блок 8 и индикатор 9, схему 10 сравнения, схему 11 выделения тактовых импульсов, подключенную к ее выходу и второму входу блока 8, элемент И 12, соединенный первым входом с выходом схемы 10 сравнения, а выходом - с вторым входом блока 7 регистровой памяти, средний элемент которого является входом схемы 10 35 сравнения, генератор 13 опроса, выходы которого соединены с входом Фото. приемника 4 и вторыми входами соответственно аналого-циФрового преобразователя 6, элемента И 12, схе мы 11 выделения тактовых импульсови индикатора 9.Устройство работает, следующим образом.Осветителем освещается поверх ность с развертывающим рисунком 3 в виде винтовой линии (спирали Архимеда или ее частей). Рисунок линии может также проецироваться на просвет.Изображение рисунка проецируют 50 на светочувствительную поверхность фотоэлемента линейки Фотоприемника 4. Угловой поворот элемента 2 с развертывающим рисунком приводит к смещению изображения линии вдоль фото элементов линейки.Поскольку проекция иэображения линии проходит ряд Фоточувствитель ных элементов под углом к его направлению, то значения видеосигналаот фотоэлементов, находящихся подизображением перехода светлое-темное,в схеме обработки сигнала запоминаются в блоке 7 регистровой памяти, построенной на сдвиговых регистрах, включенных последовательнодруг за другом. Емкость памяти сос О тавляет М слоев и разрядность ее соответствует разрядности слов, кото-;рыми кодируется величина видеосигнала в аналого-цифровом преобразователе б, вход которого подключен через усилитель 5 к фотоэлементам, авыход - к блоку 7 регистровой памяти, выход которого подключен к входуарифметико-логического блока 8, который путем арифметической обработки значений видеосигнала определяетточное положение края линии с точностью до дробной доли шага фотоэлементов. Входящая в схему обработки 25сигнала (цифровая) схема 10 сравнения определяет момент поступления вцентральную ячейку блока 7 регистровой памяти значения видеосигнала,близкого к среднему значению и соответствующего, таким образом фотоэлементу, находящемуся в середине изображения края линии. Выход схемы 10сравнения подключен через схему 11к управляющему входу блока 7 регистровой памяти (к элементу И 12) и появление сигнала на нем прекращает сдвиги информации в памяти. При этом в блоке 7 регистровой памяти будут храниться значения видеосигнала от элементов, лежащих как под изобра- жением темного участка, так и под изображением светлого участка линии поровну относительно изображения края линии, так как вход схемы 10 подключен к средней ячейке блока 7 регистровой памяти.С целью устранения смаза изображения края линии на поверхности фотоэлементов при вращении вала 1 в осветителе устройства в качестве ис точника света используется полупроводниковый излучатель света, например, светодиод или лазерный диод, которые производят засветку рисунка в течение короткого времени. Засветка производится перед началом опроса фотоэлементов по команде от генератора 13 опроса, один из выходов которого подключен к управляющему входу осветителя (связь не показана). Сцелью увеличения числа отсчетов возможна последовательная установка линеек фотоэлементов. Оптимальным является установка нескольких линеек в аналогичных позициях, при наличии повторяющегося через равные угловые интервалы по кругу рисунка. В этом случае цилиндрическая поверхность может быть разделена образующими на одинаковые участки, в каждом из 10 которых рисуется один и тот же отрезок винтовой линии. Поверхность ос. нования может быть разделена на равные сектора, в каждом из которых рисуется од н и тот же отрезок спира ли Архимеда. При вращении вала 1 с элементом 2 фотоприемники просматривают поверхность участка за участком и определяют угловые координаты в пределах участка и всего круга.гоФормула изобретения1. Устройство для измерения угла25 поворота, содержащее оптически связанные осветитель и вал с элементом с развертывающим рисунком, нанесенным на боковую поверхность элемента или его основание, фотоприемник, оптически связанный поверхностью с развертывающим рисунком, и схему об- работки сигнала, соединенную с выхо- дом фотоприемника, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерений,.фотоприемник 35 выполнен в виде линейки фотоэлементов, расположенной вдоль образующей. боковой поверхности элемента или вдоль радиуса его основания поверхности; а схема обработки сигнала выполнена в виде соединенных последовательно усилителя видеосигналов, аналого-цифрового преобразователя, блока регистровойпамяти, арифметико-логического блока и индикатора, схемы сравнения, схемы выделения тактовых импульсов, соединенной с ее выходом и подключенной к второму входу арифметико-логического блока и управляющему входу блока регистровой памяти элемента И, первый вход которого соединен с выходом схемы сравнения, а выход - с вторым входом блока регистровой памяти, средний элемент которого является входом схемы сравнения, и генератора опроса, выходы которого соединены с входом фотоприемника и вторыми входами соответственно аналого-цифрового преобразователя, элемента И, схемы вьщеления тактовых импульсов и индикатора, а вход усилителя видеосигналов является входом схемы обработки сигнала.2. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, развертывающий рисунок нанесен на боковую поверхность элемента по винтовой линии.3. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что развертывающий рисунок на основании элемента выполнен в виде спирали Архимеда или концентрически расположенных ее частей.1293491 Составитель Техред Л.Се лазковаова Коррект рдейи едактор М.Товтин Тираж 678 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьгтий 3035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5