Устройство для измерения погрешностей шагов регулярных структур

Союз Советскик Социвйистических Республик(22) Заявлено 230179 (21) 2717552/18-21с присоединением заявки йо(23) ПриоритетОубликовано 2 3,1 280, бюллетень Ио 4 7Дата опубликования описания 23. 12. 80 С 01 й 17/02 Государственный комитат ссср по делам изобретений и открцтнй:Инатктут эиектранинки КН Беиаруаакан ааФ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОГРЕ 0 НОСТЕ 13 ШАГОВ РЕГУЛЯРНЫХ СТРУКТУР Изобретение относится к лектроизмерительной технике и может бытьиспользовано при создании устройствдля контроля линейных размеров регулярных структур,Известно устройство для контроляшага периодических структур, содержащее два идентичных блока, каждый из которых включает в себядекаду с предварительной установкой,элемент совпадения, переключательпредварительной установки, шины управляюцтих импульсов, шины импульсовзаполнения и коммутатор 1.Недостатком этого устройстваявляется невозможность контроляструктур, погрешности которых превышают половину номинального шага. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее коммутатор, генератор счетных импульсов и два счетных блока, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные переключатель предварительной установки, счетчик и элемент совпадения, вход которого соединен со входом переключателя предварительной установки Г 2Недостатком этого устройства является невысокая точность.Цель изобретения - повышение точности.5 для достижения этой цели устройство для измерения погрешностей шагов регулярных структур, содержащее коммутатор, генератор счетныхимпульсов и два счетных блока, каж- О дый из которых включает в себя последовательно соединенные переключатель предварительной установки, счетчик и элемент совпадения, выход которого соединен со входом переклю чателя предварительной установки,снабжено двумя элементами И, двумятриггерами, биполярным ключом и фотоэлектрическим преобразователем,включенным между входами генератора 20 счетных импульсов и коммутатора, выходы которого соединены соответственно с первыми входами триггеров,вторые входы которых соединены свыходами соответствующих элементов 25 совпадения счетных блоков, а выходытриггеров соединены с соответствуюцкими входами биполярного ключа ипервыми входами соответствующих элементов И, вторые входы которых со единены с выходом генератора счетных импульсов, а выходы - с установочными входами счетчиков соответствующих счетных блоков, при этомсигнальный вход биполярного ключасоединен с выходом генератора счетных импульсов.На чертеже представлена схемаустройства.Устройство включает в себя генератор 1 счетных импульсов (ГСИ),фотоэлектрический преобразователь(ФЭП) 2, два элемента И 3 и 4, дваидентичных счетных блока 5 и б,состоящих из переключателей 7 и 8предварительной установки (ППУ),счетчиков (С) 9 и 10 и элементов11 и 12 совпадения (ЭС), коммутатор 1513, два триггера (Т) 14 и 15, биполярный ключ (БК) 1 б.Устройстно работает следующим образом.Вначале осуществляется предварительная установка всех схем в исходное состояние; на счетных блоках5 и б при помощи переключателей 7 ии 8 предварительной установки выставляются значения, равные номиналь- дной величине шага контролируемойрегулярной структуры, в счетчиках9 и 10 также записывается значениеноминального шага, но в обратномкоде.Фотоэлектрический преобразователь(ФЭП) 2 формирует последовательностьпрямоугольных электрических импульсон, .период следования которыхпропорционален величинам шагов контролируемой структуры, а их длительности - размерам элементов. Генератор1 счетных импульсон нырабатывает приэтом импульсы заполнения, периодследования которых синхронизирован соскоростью сканирования структуры фото Оэлектрическим преобразователем 2.Синхронизация осуществляется подачей упранляющих сигналов ФЭП 2 насинхронизирующий вход ГСИ 1,При отсутствии на тактовом вхо де коммутатора 13 первого командного импульса, сигнализирующего о начале шага, на входы счетчиков импульсы заполнения через элементы И 3 и 4 не поступают, 50При определении погрешностей шагов регулярных структур возможны три случая - погрешность равна нулю (действительный щаг Ь равен номинальному Ьн), больше нуля (Ьа Ъ Ьн)ф Я мейьше нуля (Ьпи), или относи- . тельно последовательности электрических имнульсон на выходе фотоэлектрического преобразователя - второй по шагу командный импульс на тактовый вход коммутатора 13 поступает одно временно с выходным сигналом элемента 11 (или 12), совпадения позже него или раньше него.В первом случае н момент прихода на тактовый вход коммутатора 13 65 первого командного импульса коммутатор переключает один из триггеров(например, 14). После этого черезэлемент И 3 на счетный вход С 9начинают поступать импульсы заполнения, идущие до тех пор, пока он неприводится в состояние "0" (нуля),т.е. счет производится до числа импульсов, соответствующего номинальному шагу, В этот момент на выходеЭС 11 вырабатывается сигнал, который возвращает триггер 14 в исходное состояние (длительность его выходных импульсов пропорциональнавеличине номинального шага), темсамым препятствуя далынейшему прохождению импульсов заполнения черезэлемент И 3 на вход С 09. Этот жесигнал при помощи ППУ 7 возвращаетС 9 н исходное состояниеОдновременно с возвращением элементов в исходное состояние приходит второй командный импульс (6.6 Н),который запускает триггер 15. Временное несовпадение фронтов импульсов с триггерон 14 и 15 отсутствует, поэтому на выходе биполярногоключа 16 не формируются импульсы,характеризующие погрешность шага.При этом окончание цикла работы одного счетного блока совпадает с началом цикла работы второго блока.Во втором случае командный импульсна тактовый вход коммутатора поступает позже того момента, когдаэлемент совпадения одного из счетных блоков выдает сигнал, сбрасынающий соответствующий триггер н исходное состояние, После запуска Т 15командным импульсом через элементИ 4 на вход С 10 поступают импульсызаполнения до тех пор, пока ЭС 12не выдает сигнал, свидетельствующийо приведении С 10 в состояние "0"(нуля), Этот сигнал возвращает триггер 15 н исходное состояние тем самым запрещая прохождение импульсовзаполнения через элемент И 4 на входС 10, и одновременно через ППУ 8возвращает С 10 н исходное состояние,Второй по шагу командный импульспроходит с задержкой по отношениюк заднему фронту импульса с триггера 15 и запускает через коммутатортриггера 14, Импульсы заполненияне поступают на входы С 9 и С 10,т.е. ни один из счетных блоков неработает. Импульсы с триггеров 14 и15, управляющие биполярным ключом16; разнесены. во времени, что характеризует наличие положительнойпогрешности шага,Биполярный ключ формирует пачкуимпульсов положительной полярностив течение этого промежутка времени.Число й, импульсов стабилизированной амплитуды и длительности н пачке характеризует величину измереннойпогрешности ЬЬ, выраженную в циф 7897 б 2ровой. Форме. Знак погрешности определяется полярностью выходных сигналов ключа, Периоды следования. Импульсов в пачках синхронизированыс периодами следования импульсовзаполнения посредством входа биполярного ключа 1 б, соединенного свыходом генератора 1.Если командный импульс ка коммутатор поступает раньше сигнала элемента совпадения, то начало выходного импульса одного триггера опережает конец выходного импульсадругого триггера. Это свидетельствует о том, что в течение этоговремени импульсы заполнения одновременно поступают на входы С 9 иС 10,т.е.происходит параллельная работа обоих счетных блоков устройствапо двум смежным шагам.При этом биполярный ключ 16, управляемый триггерами 14 и 15, формирует пачку импульсов отрицательной полярности, числоимпульсов в которой соответствуетвеличине измеренной.погрешности.Таким образом, устройство обеспечивает измерение погрешностейшагов любой полярности. Так какна обоих переключателях 7 и 8 предварительной установки выставляются значения, равные номинальной величине шага контролируемой структуры,и оба с .етчика 9 и 10 работаютнезависимо друг от друга, величинарассогласования во времени выходныхсигналов триггеров 14 и 15, а следодовательно, и величина измеренноГООтклонения действителькОГО шага Отзаданного значения может быть любой,.Информация, получаемая с биполярного ключа, характеризует знакипогрешностей шагов и их величины вцифровой и аналоговой Форме. В цифровой Форме отклонения шагов пропорциональны числам импульсов в пачках. В аналоговой Форме измеренныевеличины описываются выражением1 Ь, = Я,ттак как длительностьразнополярных прямоугольных импульсов, форми -ру ЕМЫХ б ИПОЛяр Ньтм КЛЮЧОМ, ПОСТ 05 т Нна,Устройство может работать и врежиме прямого кода. В этом случаево время установки всех элементов висходное состояние в счетчики 9 и 10записывается нуль.В таком режиме работы элементы 11 и 12 совпадения выдают сигналысвидетельствующие о подсчете в прямом коде счетчиками числа импульсов заполнения, равьтого номинальному шагу контролируемой структуры. Эти сигналы управляют работой триггеров 14 и 15 и одновременно через переключатели предварительной установки сбрасывают соответствующие счетчики в исходное (нулевое) состояние. В остальном принцип работы 1 устройства остается прежним. Формула изобретения15 Устройство для измерения погрешностей шагов регулярных структур,содержащее коммутатор, генераторсчетных импульсов и два счетных блока, каждый из которых включает иЩ себя последовательно соединенныепереключатель предварительной установки, счетчик и элемент совпадения, выход которого соединен совходом переключателя предварительной установки, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повьыеки 51точносТи, оно снабжено двумя элементами И, двумя триггерами биполярнымключом и фотоэлектрическим преобразователем, включенным между входамигенератора счетных импульсов и коммутатора, выходы которого соединенысоответственно с первыми входамитриггеров, вторые входы которых соединены с выходами соответствующихэлементов совпадения счетных блокова выходы триггеров соединены с соответствующими входамн бИполЯрногоклюта и первыми входам соответствующих элементов И, вторые входы ко 44 торых соединены с выходом генераторасчетных импульсов, а выходы - с установочными входами счетчиков соотве:.ствующих счетных блоков, при этомсигнальный вход биполярного ключасоединен с выходом генератора счетныхимпульсов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 444049, кл. С 01 В 7/14, 1974.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2608474/18-28,кл, С 01 В 7/14, С 04 Р 10/04,С 01 К 23/00, 1978.сно а лиал ППП "Патент",г,ужгород,ул.Проектная,9025/38 Тираж 1 ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 113035, Москва,Ж, 19 Подого комитета СССРний и открытийаушская наб.,д.4/