Устройство для измерения линейных перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 51)5 8 01 В 21 ЕТЕН ба ЛИ- ится СущГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Опытно-конструкторское бюро Моского энергетического института(56) Авторское свидетельство СССРМ 1462103, кл. 6 01 В 21/00, 1987.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Использование: изобретение относк контрольно-измерительной технике.ность: устройство дополнительно содедифференциальный усилитель и второ мерительный канал 3 из последовательно соединенных ЛФПЗС 16, дифференциального усилителя 17, блока двойной коррелированной выборки 18 и порогового блока 19, а также элемент 5 И, элемент б ИЛИ и регистр памяти 11, причем осветительная линейка 1 выполнена двухшкальной. С первой шкалой оптически связан первый ЛФПЗС 12, со второй шкалой - второй ЛФПЗС 16. Выход первого канала 2 измерения соединен с первыми, выход второго - с вторыми входами элементов И 5, 6 и ИЛ И. Групповой информационный вход регистра 11 памяти соединен с выходом счетчика 8, первый информационный вход - с выходом элемента И 5, второй с выходом первого канала 2,1805292 третий - с выходом второго канала 3 измерения, Выход элемента ИЛИ 6 соединен с входами управления регистра 11 памяти и вычислительного блока 10, второй вход управления последнего соединен с выходом переполнения счетчика 8, вход данных - с выходом регистра 11 памяти, Шкалы осветительной линейки выполнены с совпадающими и несовпадающими "штрихами". В каждом интервале между совпадающими "штрихами" количество несовпадающих "штрихов" постоянно Йо сумме первой и второй шкал, а их Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для высокоточного измеренияперемещений; например в прецизионныхстанках с числовым прогрэммным управлением.Цель изобретения - повышение точности измерения и получения в каждом отсчете абсолютного значения перемещенияЛФПЗС относительно начала отсчетной 10шкалы осветительной линейки при отсутствии ограничений на скорость перемещенияконтролируемого обьекта до момента выполнения измерения,На фиг. 1 дана структурная электрическая схема устройства; на фиг, 2 - структурашкал осветительной линейки.Устройство содержит двушкальную осветительную линейку 1, первый 2 и второй 3измерительные каналы, генератор 4 импульсов, элемент И 5, элемент ИЛИ 6, дифференцирующий блок 7, счетчик 8, регистрпамяти 9, вычислительный блок 10 и блок 11памяти.Каждый измерительный канал (2 и 3) 25содержит линейный фоточувствительныйприбор с зарядовой связью (Л ФПЗ С) 12(16),дифференциальный усилитель 13(17), блокдвойной коррелированной выборки 14(18) ипороговый блок 15(19). 30Устройство работает следующим обра- .зом.Осветительная линейка формирует двепоследовательности лучей света, перпендикулярных к плоскости линейки и направлению перемещения, т.е, две световыхшкалы, Лучи света первой шкалы попадают нэ светочувствительную поверхностьпервого ЛФПЗС 12, лучи света второй шка-,лы соответственно на второй ЛФПЗС 16, 40 позиционное расположение в каждом интервале различно и определяет положейие данного интервала в полном диапазоне измеряемых устройством линейных перемещений. Двэ групповых выхода генератора импульсов соединены соответственнос входами управления первого и второго ЛФПЗС 12, 16, первый и второй выходы соединены с первым и вторым входами счетчика 8, а третий выход - с входами синхронизации блоков 14, 18 двойной коррелированной выборки и пороговых блоков 15, 19. 2 ил,ЛФПЗС имеет два выхода - основного и компенсационного сигналов. Эти выходы соединены соответственно с прямым и инверсным входами дифференциального усилителя 13(17), компенсирующего фоновую составляющую входной освещенности соответствуюЩего ЛФПЗС. Выходная последовательность видеоимпульсов дифференциального усилителя 13(17) преобразуется в аппроксимирующий непрерывный видеосигнал блоком двойной коррелирован ной выборки 14(18). Этот видеосигнал в пороговом блоке 15(19) сравнивается с пороговым уровнем, в результате чего на выходе порогового блока 15(19) фор-. мируется бинарный сигнал с уровнем "Лог, 1" на интервале времени превышения порога входным сигналом и с уровнем "Лог. д" на интервале времени непревышения порога.Выходные импульсы пороговых блоков 15 и 19 являются соответственно выходными сигналами первого 2 и второго 3 измерительных каналов, Выход первого канала соединен с первыми входами элемента И 5, элемента ИЛИ 6 и первым информационным входом регистра памяти 9. Выход второго канала соединен с вторыми входами элемента И 5, элемента ИЛИ 6 и вторым входом регистра памяти 9; Элемент И 5 выделяет совпадающие во времени импульсы первого .и второго каналов, элемент ИЛИ б осуществляет логическое суммирование выходных импульсов обоих каналов,Выход элемента И 5 соединен с третьим входом регистра памяти 9, выход элемента ИЛИ 6 - с входом дифференцирующего блока 7, формирующего короткие импульсы, соответствующие по временному положению фронтам и срезам входной импульсной по40 45 50 55 следовательности, Эти импульсы поступают на пятый вход регистра памяти 9, инициируя запись в регистр памяти 9 кода координаты, поступающего в данный момент времени на четверть 1 й вход регистра памяти 9 от счетчика 8, а также логических потенциалов, имеющихся в этот же момент времени на первом, втором и третьем информационныхх входах регистра памяти 9 (т.е, на выходе элемента И 5, на выходе первого 2 и на выходе второго 3 измерительных каналов).Одновременно выходные импульсы дифференцирующего блока 7 поступают нэ первый вход вычислительного блока 10, выполняя функцию запроса прерывания, По этому запросу вычислительный блок 10 прерывает выполнение расчетной программы и выполняет операцию ввода массива исходных данных с регистра памяти 9.Вводимый массив исходных данных включает;код координаты фронта (среза) регистрируемого в данный момент времени импульса (М разрядов, соответствующие М разрядам счетчика 8);код опознавания регистрируемого импульса (три разряда, соответствующие первому, второму и третьему информационным входам регистра памяти 9).Вычислительный блок 10 выполняет следующие функции:суммирование. координат фронта и среза импульса и деление суммы на два, т,е, определение координаты центра соответствующего этому импульсу светового лу,а;определение принадлежности импульса первому каналу, второму каналу или обоим каналам одновременно (последнее для импульсов, соответствующих общим для обеих шкал световым лучам);преобразования последовательного кода, задаваемого последовательностями несовпадающих во времени импульсов первого и второго измерительных каналов (на интервале между импульсами, соответствующими общим для обеих шкал световым лучам) в параллельный код - код положения ЛФПЗС относительно начала отсчета осветительной линейки;определение величины измеряемого линейного перемещения суммированием относительной координаты светового луча (в координатах ЛФПЗС) с кодом положения ЛФПЗС относительно начала отсчета осветительной линейки; сравнение полученного значения с одним из хранящихся в блоке памяти 11 и выдача окончательного результата измерения.Технико-экономическая эффективность устройства определяется; 5 10 15 20 25 30 35 Возможностью изготовления осветительной линейки без прецизионного оборудования для прорезки щелей световцх лучей, т,к, точное положение каждой щели обмеряется при паспортизации устройства и заносится в блок памяти;определением положения ЛФПЗС в любом участке измеряемого диапазона перемещений однозначно. по одному текущему отсчету, что снимает ограничения на скорость перемещения контролируемого объекта перед выполнением измерения,Формула изобретения Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее оптически связанные осветительную линейку и первый линейный фоточувствительный прибор с зарядовой связью, генератор, первый блок двойной коррелированной выборки, счетчик импульсов, вычислительный блок, блок памяти,отл ича ю щеесятем, что,с целью повышения точности и расширения эксплуатационных воэможностей, оно снабжено вторым линейным фоточувствительным прибором с зарядовой связью, первым и вторым дифференциальными усилителями, вторым блоком двойной коррелированной выборки, первым и вторым пороговыми блоками, элементом И, элементом ИЛИ, дифференцирующим блоком, регистром памяти, первый линейный фоточувствительный прибор с зарядовой связью, дифференциальный усилитель, блок двойной коррелированной выборки и пороговый блок соединены последовательно, вторые линейный фоточувствительный прибор,дифференциальный усилитель, блок двойной.коррелированной выборки и пороговый блок соединены последовательно, выходы первого и второго пороговых блоков соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И, элемента ИЛИ и регистр памяти, третий вход которого соединен с выходом элемента И, четвертый вход - с выходом счетчика, пятый вход - с выходом дифференцирующего блока и с первым входом вычислительного блока. элемент ИЛИ и дифференцирующий блок соединены последовательно, первый и второй выходы генератора соединены соответственно с входами первого и второго линейных фоточувствительных приборов с зарядовой связью, третий выход - с вторыми входами первого и второго блоков двойной коррелированной выборки и первого и второго пороговых блоков, четвертый и пятый выходы счетчика соединены соответственно с первым и вторым входами счетчика, второй выход которого соединен с вторым входом вычислительного блока, третий вход которо1805292 4ф оставитель Э, Барановскийехред М. Моргентал Корректор М. Демчик Редактор одн Заказ 934 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, ужгород, ул.Гагарина, 101 го соединен с выходом регистра памяти,четвертый вход - с выходом блока памяти,осветительная линейка выполнена в видедвух сопряженных кодирующих шкал,