Преобразователь угла поворота вала в код

(56)У 116Ав11) 113 юл. В 28ктроники АН БССР вич, А. К. Есман 8)идетельство ССС 03 М 1/24, 1983 етельство СССР 03 М 1/24, 198 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТАВАЛА В КОД(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и мояет быть использовано в системахпрограммного управления .станками, впромышленных роботах для преобразования угловых перемещений в код.Для повышения точности в преобразователь, содержащий блок осветителей,измерительный диск 1 с основной кольцевой эксцентричной дорожкой 2, индикаторный диск, блок 3 фотоприемников,компаратор 7 и счетчик 1 О, введены генератор 4 опроса, усилитель 5, фильтр 6 нижних частот (ФНЧ), формирователь 8 импульсов, блок 9 суммирования, а диск 1 выполнен с дополнительными кольцевыми дорожками. При вращении диска 1 световой .поток модулируется кольцевыми дорожками 2 и щелью индикаторного диска и попадает на фотоприемники блока 3. С его выхода сигналы усиливаются усилителем 5. ФНЧ 6 отфильтровывает низмочастотную составляющую. Если уровень последней превышает пороговое значение напряжения коммутатора 7, на его выходе формируются импульсы, по передним и задним фронтам которых форФ мирователь 8 формирует сигналы, пос" 1 ц тупающие на вход блока 9 суммирования, Счетчик 1 О по сигналам второй фазы с выхода генератора 4 просчиты" (" вает номера опрашиваемых фотоприемников блока 3, которые складываютсяю в блоке 9 в конце каждого цикла опро 3)в)йса преобразования. На выходе блока 9 формируется код, пропорциональный уг- ффловому перемещению диска 1. 2 ил.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано в системах программного управления станками в информа 35ционно-измерительных системах промышленных роботов,Цель изобретения - повышение точности преобразователя угла поворотавала в код. 10На фиг, 1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 диаграммы, поясняющие его работу,Преобразователь содержит блок; осветителей (не показан), измерительный диск 1, на котором расположены основная и дополнительные эксцентричные кольцевые дорожки, 2, индикаторный диск (не показан), блок 3фотоприемников, генератор 4 опроса,усилитель 5, фильтр б нижних частот,компаратор /, формирователь 8 импульсов, блок 9 суммирования, счетчик 10,На фиг. 2 показаны сигналы 11 с выхода блока 3 фотоприемников, сигналы 12 с выхода фильтра б нижних частот, сигналы 13 с выхода компаратора 7, сигналы 14 с выхода формирователя 8 импульсов, В преобразователеформирование выходного кода, пропорционального углу поворота измерительного диска 1, осуществляется за счетфиксации изменений суммы расстоянийот начала блока 3, выполненного, например, в виде линейки на приборахс зарядовой связью, до его пересечения со всеми эксцентричными дорожками 2, которая пропорциональна изменению косинуса угла поворота дис 40ка 1(1) где Ы - угол, образованный осью ли"нейки блока 3 и прямой, проходящей через ось О вращения 45измерительного диска 1 ицентр О эксцентричных коль-.цевых,дорожек 2; 1., и 1. - величины отрезков, на которые ось О вращения измерительного диска 1 делит хорду -й эксцентричной кольцевой дорожки 2, образованную пересечением последней с осью линейки блока 3;С - расстояние между точками Ои О Просуммировав выражение (1) длявсех эксцентричных дорожек 2, можнополучить1созе= -( 1 1 - 2 ш ), (2)2 Гпи Изменение косинуса угла дсоздповорота диска 1 с учетом (2) и сучетом того, что- расстояния от начала линейки блока 3 соответственно до ее первого ивторого пересечений с1-й эксцентричной кольцевой дорожкой 2; - изменение величин 1. ш.1 З ЗЛсозсЬ. (1, +М )1 (4) Значение величины Е , й,+Ы,)Зчможно с высокой точностью определить, зная период Т расположения фотоприемников в блоке 3 и порядковые номера И 1. и Ю 1. фотоприемников, находящих 1ся на пересечении 1-й эксцентричной кольцевой дорожки с блоком 3, выходные сигналы которых превышают некоторое пороговое напряжение Бьпь 1 (1+и,.) =т д, (11 + ) = Тьк,(5) где К " выходнои цифровой код.Окончательно с. учетом (4) можно полу- чить Каюк,з Кзии - соответственно максимальное и минимальное значения выходного цифрового кода при вращении измерительного диска.Использование измерительного диска 1 не с одной, а с и эксцентричными кольцевыми дорожками 2 позволяет для одного и того же углового поворота диска 1 получить в и раэ большеравномерно распределенных цифровыхотсчетов, т.е, повысить точность измерения.Значение выходного цифрового ко 5да К не зависит от таких дестабилизирующих факторов, как нестабильность освещенности, управляющих иопорного Бнапряжений, так какони приводят к взаимоисключающемуэффекту на противоположных краяхэксцентричных кольцевых дорожек 2,Преобразователь работает следующим образом,При вращении вала преобразователяоптический сигнал блока осветителей,промодулированный эксцентричными коль.цевыми дорожками 2 и щелью индикаторного диска, попадает на фотоприемники блока 3 фотоприемников. Сигналомс установочного выхода генератора 4опроса устанавливаются в исходное состояние блок 9 суммирования и счетчик1 О.Импульсы генератора 4 поступают на 25соответствующие входы блока 3 Фотоприемников, сигналы на выходе которогопоявляются синхронно с импульсамиопроса второй фазы, Одновременно импульсы опроса второй фазы генерато- З 0ра 4 поступают на тактовый вход счетчика 10, который фиксирует порядковыйномер опрашиваемого фотоприемника блока 3 фотоприемников, Дискретные сигналы11 с выхода блока 3 фотоприемников, усиленные усилителем 5, поступают навход Фильтра 6 нижних частот, которыйвыделяет их низкочастотную огибающую(фиг. 2).Низкочастотный сигнал 12 с выходафильтра 6 нижних частот поступает навход компаратора , который фиксируетмоменты превышения этим сигналомопорного напряжения Б , Сигнал 13 сопвыхода компаратора 7 поступает на 45вход формирователя 8 импульсов, который по переднему и заднему Фронтамвходного сигнала формирует короткиеимпульсы 14, поступающие на вход блока 9 суммирования, По каждому импульсу на входе блока 9 суммирования последний суммирует порядковые номераопрашиваемых в данный момент фотоприемников блока 3 фотоприемников (числа 4, 6 12, 15, 20, 23 на фиг, 2).Значения порядковых номеров опрашиваемых Фотоприемников поступают с инФормационных выходов счетчика 10 насоответствующие входы блока 9 суммирования, В конце цикла опроса блока 3 фотоприемников в блоке 9 суммирований получается выходной цифровой код КК =(11, +11).1=1Изменение углового положения диска 1 определяется далее по формуле (6) с учетом (7) . При изготовлении измерительного диска 1 не предъявляются высокие требования к размерам эксцентричных кольцевых дорожек 2, достаточно их равномерно расположить в некотором диапазоне,Использование предлагаемого преобразователя угла поворота вала в код в информационно-измерительных системах промышленных роботов, в системах программного управления станками позволяет значительно улучшить эксплуатационные параметры последних, в частности, повысить точность позиционирования захватных устройств манипуляторов при их эксплуатации в реальных производственных условиях.Формула изобретенияПреобразователь угла поворота вала в код, содержащий блок осветителей, оптически соединенный через основную эксцентричную кольцевую дорожку измерительного диска и щель индикаторного диска с блоком фотоприемников, компаратор и счетчик, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены генератор опроса, усилитель, фильтр нижних частот, формирователь импульсов и блок суммирования, измерительный диск выполнен с дополнительными эксцентричными Кольцевыми дорожками, расположенными концентрично основной эксцентричной кольцевой дорожке, блок фотоприемников выполнен в виде линейки фотоприемников длиной, превьппающей диаметр измерительного диска, которая расположена вдоль щели индикаторного диска на диаметральной линии измерительного диска, выходы генератора опроса соединены с входами опроса блока фотоприемников, выход которого через последовательно соединенные усилитель и Фильтр нижних частот соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения, выход компаратора5 1327291 6соединен с входом формирователя им- счетчика, выход установки генератора пульсов, выход которого соединен с опроса соединен с установочными вховходом управления блока суммирова- дами блока суммирования и счетчика, ния, один выход генератора опроса ,выходы которого соединены с информасоединен с информационным входом ционными входами блока суммированщ,Саста тель М.СидороваЛ.Сердюкова Корректор Н, Корол Редактор И, Касард город, ул. Проектная,вводствеино-полиграфическое предприятие 3399/55ВНИИПИпо113035,Тирам 901 Подписноесударственного комитета СССРам изобретений и открытийква, Ж, Раушская наб д, 4/5