Устройство для измерения линейных перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) (1) я)5 6 01 В 7/00 ОБРЕТЕН ИСАНИ И ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Самарский филиал Института машиноведения им. А,А.Благонравова (72) А.В.Степин(56) Авторское свидетельство СССР М 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 ЯЯ-триггера 5 формирования временного интервала, В-вход которого соединен с выходом счетчика 4 периода, а Я-вход ВЯ-триггера 5 формибретения являетерения. Устройивный датчик, мерительного геи, К-Я-триггеры, ик кода, регистр ровки, формиров, счетчик калибования паузы.измерения отоход которого сотра индикации.подаваться наОЙство. 1 ил. меров объектов. Целью изо ся повышение точности изм ство содержит индукт соединенный со входом из нератора, счетчики, ключ тактовый генератор, счетч индикации, регистр калиб ватели коротких импульсо ровки, счетчик формир Информация о результатах бражается на индикаторе, в единен с выходом регис нформация может также внешнее управляющее устр 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 ВЯ-триггера 5 формирования временного интервала, Выход тактового генератора 8 через ключ 9 соединен с входами ключей 10 и 11, управляющий вход ключа 9 подключен к инверсному выходу ЯЯ-триггера 5 формирования временного интервала, который также соединен с входом формирователя 12 короткого импульса и Т-входом счетчика 13 калибровки, выход которого соединен с Й-входом ЯЯ-триггера 14 калибровки прямой выход которого соединен с Я-входом счетчика 13 калибровки. Выход формирователя 12 короткого импульса соединен с входом ключей 16 и 17, управляющий вход ключа 16 соединен с прямым выходом ВЯ-триггера 14 калибровки, а управляющий вход ключа 17 соединен с инверсным выходом РЗ-триггера 14 калибровки. Выход формирователя 15 короткого импульса соединен с входами ключей 18 и 19; управляющий вход ключа 18 соединен с прямым выходом ВЯ-триггера 14 калибровки, а управляющий вход ключа 19 соединен с инверсным выходом ВЯ-триггера 14 калибровки, Выход ключа 16 соединен с С-входом регистра 20 калибровки, О-выход которого соединен с О-входом счетчика 21 кода, а С-вход регистра 20 калибровки соединен с О-выходом счетчика 21 кода, В- вход 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 ВБ-триггера 14 калибровки, а счетный вход "-1" счетчика 21 кода соединен с выходом ключа 11, управляющий вход кото-рого соединен с инверсным выходом ВЗ- триггера 14 калибровки. О-выход счетчика 21 кода соединен с О-входом регистра 22 индикации, С-вход которого соединен с вы ходом ключа 17. З-.вход ВЯ-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 О-выход .регистра 22), может подаваться на внешнее управляющее устройство;Устройство работает следующим образом,Измерительный генератор 2 к которому подключен датчик 1 вырабатывает на выходе импульсы с частотой следования пропорциональной индуктивности датчика 1, а следовательно и измеряемому перемещению. Допустим в момент включения ВЗ- триггер 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 поступают 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 сцету равного коэффициенту пересчета счетчика 4, на его выходе формируется импульс, поступающий на В-вход ВЯ-триггера,5 формирования временного интервала ипереклюцающий его выходы, соответствен 5 но на прямом выходе - сигнал лог,О, на инверсном - лог.1. Заканчивается периодформирования 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 свыхода тактового генератора 8 через ключ 7поступают на вход счетчика 6 паузы на вы 15 ходе которого формируется импульс поступающий на Я-вход ВЗ-триггера 5формирования временного интервала и переключающий его выходы. Заканчиваетсяпериод формирования паузы и начинается20 следующий период формирования временного интервала. Длительность временногоинтервала пропорциональна частоте измерительного генератора 2 и коэффициентупересчета счетчика временного интервала25 4. Сигнал с инверсного выхода ВЯ-триггера5 временного интервала поступает на Твход счетчика 13 калибровки,формирователь 12 короткого импульса и инверсный управляющий вход ключа 9. Далее30 устройство работает следующим образом,До произведения процесса измерения, когда датчик отведен от измеряемого объекта идолжен иметь нулевые показания производится калибровка системй. Сигнал на ка 35 либровку от внешней управляющейсистемы поступает на вход формирователя23 короткого импульса, который формируетимпульс, поступающий на Я-выход ВЯ-триггера 14. калибровки и устанавливающий на40 его прямом выходе сигнал логицеской 1, наинверсном выходе сигнал логического О.Сигнал с прямого выхода ВЯ-триггера 14открывает ключ 10. на вход которого черезоткрытый во время формирования периода45 временного интервала ключ 9 поступаютимпульсы тактовой частоты с тактового генератора 8, которые с выхода ключа 10 поступают на вход "+1" счетчика 21 кода вкотором производится их подсчет за время50 периода формирования временного интервала, соответствующего нулевым показаниям датчика.В момент конца формирования периодавременного интервала; начала формирова 55 ния паузы формирователь 12 короткого импульса вырабатывает импульс, который,проходя через открытый ключ 16 на С-входрегистра 20 калибровки записывает в негозначения данных подсчета.импульсов, поступающих с О-выхода счетчика 21 кода наО-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 В-вход ВЯ-триггера 14 калибровки при этом на его прямом выходе устанавливается уровень логического О, а на инверсном уровень логической 1.Далее, в проце:се 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 О-выхода счетчика 21 кода, поступающие на Р-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 О-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 К 555 (К 155, К 1533).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 3-5.15 20 второго и третьего ключей, выход счетчика 30 калибровки, соединен с В-входом ВЯ-триг.гера калибровки, прямой выход которого сосный выход триггера калибровки - с управ 40 ляющими входами седьмого, девятого и 510 45 50 Ф о р мул а из о бре те н и я 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 ВЯ- триггер выполнен в виде триггера формирования временного интервала, второй ВЯ-триггер - в виде триггера калибровки,выход измерительного генератора через первый ключ подсоединен к входу счетчика периода, управляющий вход первого ключа соединен с прямым выходом ВЯ-триггера формирования временного интервала, Ввход которого соединен с выходом счетчикапериода, а Я-вход - с выходом счетчика пэ-. узы, а инверсный выход - с Т-входом счетчика калибровки, входом первого формирователя и управляющими входами единен с В-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 - с вторым входом первого ключа, выход которого соединен с входом счетчика периода, выход шестого ключа соединен с С-входом регистра калибровки, выход регистра калибровки - с О-входом счетчика кода, В-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 О- входами регистра калибровки и регистра индикации, С-вход регистра индикации соединен с выходом седьмого ключа, а вход третьего фсрмирователя - с внешним управ- .ляющим устройством.1805279 стэвитель А.Степ хред М.Моргентал ректор С,Патруше едакт роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 933 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5