Способ интерполирования в фотоэлектрических растровых преобразователях

иц 877571 Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 280379 (21) 2752408/18-24 с присоединением заявки Но М. Кл. С 0 7/30 9/06 осударствеииый ком СССР ио делам изобрете и открытий(23) ПриоритетОпубликовано 30,10 81 Бюллетень йо Дата опубликования описания 30.10,8 й 40 81.335 088.8) 12) Авторыизобретен и В. А, СолОматин и В. А, Ши 71) Заяви сковский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии(54) СПОСОБ ИНТЕРПОЛИРОВАНИЯ В ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИ РАСТРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ н- иИзобретение относится к вычисле нию линейных и угловых перемещений фотоэлектрическими методами и може быть использовано при построении аналоговых спецвычислителей.Один из известных способов инте полирования перемещений основан на использовании растров и преобраэов нии фотоэлектрических сигналов 1Укаэанный способ характеризуетс низкой точностью определения перем а 1 Оещений,Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ интерполирования вфотоэлектрических растровых преобразователях, основанный на формировании сигнала изменяющейся фазы иопределении фазового сдвига относительно опорного сигнала 2),.недостатком известного способа 20является сравнительно низкая точностьинтерполирования, т.е. точность определения фазового сдвига в долях ыагарастра.Цель изобретения - повьааение точности интерполирования.указанная цель достигается тем,что в способе интерполирования в фотоэлектрических растровых преобразователях, основанном на Формирова нии и оптических сигналов, соответствующих и окнам считывания, преобразовании оптических сигналов в электрические, формировании и-фазного перно, дического напряжения прямоугольной формы, умножении каждого электрического сигнала на периодическое напря.- жение прямоугольной формы соответствующей фазы, суммировании перемноже ных сигналов, интегрировании суммар ного сигнала, сравнении;- проинтегр рованного сигнала с нулевым уровнем, выделении моментов сравнения, каждый из и исходных электрических сигналов одновременно дополнительно умножают на периодическое напряжение прямоугольной формы, сдвинутое на одну фа.зу в сторону опережения, дополнительно перемноженные сигналу суьиируют, интегрируют, сравнивают проинтегрированный дополнительный сигнал с нуле-. вым уровнем, выделяют дополнительные моменты сравнения, суммируют выделенные моменты сравнения и дополнитель. ные моменты сравнения, формируют рВ- зультирующее напряжение прямоуголь-.ной формы, соответствующее сумме моментов сравнения, выделяют фазовый сдвиг между первой Фазой л-фазного периодического напряжения прямоугольной формы и результирующим напряжением прямоугольной формы.На фиг. 1 изображена функциональная схема фаэовой системы интерполирования шага для реализации предлагаемого способа; на фиг, 2 - различные положения растрового сопряженияна Фиг. 3 - четырехфазное периодическое напряжение прямоугольной формы, на фиг. 4 и 5 - зпюры напряжений,соответствующие различным положениям растрового сопряжения, действующие на выходах ключей (а,б,в,г,а, б,в,г) сумматоров (д,д), интеграторов (е,е)нуль-органов (ж,ж) формирователя прямоугольного напряжения (Г).Устройство содержит генератор 1 15 четырехфаэного периодического напряжения прямоугольной Формы, растровое сопряжение 2, первый, второй, третий и четвертый фотоприемники 3-6, первый, второй, третий, четвертый, пятый,шес- Щ той, седьмой и восьмой ключи 7-14,первый и второй сумматоры 15 и 16, первый и второй интеграторы 17 и 18,первый и второй нуль-органы 19 и 20, формирователь 21 прямоугольного напряжения, измеритель 22 фазового сдвига.Способ осуществляется следующимобразом.Окна считывания можно представить как сопряжение двух растров с одинаковыми периодами, причем в каждом последующем окне растры сдвинуты на 1/4 периода (фиг. 2,1), Номера окон обозначены как 23-26.Пусть в положении Н (фиг. 2) пропускание окна 23 равно 1, окна 24 равно 0,5, окна 25 равно О, окна 26 равно 0,5, Пропускание каждого окна является моделирующим параметром, т.е. если через него проходит излучение, то его интенсивность будет . 40 изменяться в зависимости от текущего положения растрового сопряжения 2.Фотоприемники 3-6, воспринимающие поток излучения, прошедший через соответствующие окна растрового со пряжения 2, преобразуют излучение в электрический сигнал. Опрос фотоприемников 3-6 производится с помощью ключей 7-14, путем подачи на нихгенератора 1 чтре- Фазйого периодического напряжения прямоугольной формы. Коммутирующий сигнал 1-й фазы подключает сигнал с окна 23 считывания, 2-й фазы - с окна 24, 3-й фазы - с окна 25, 4-й фазы - с окна 26 (Фиг. 4 а,б,в,г).Таким образом, коммутирующее напряжение модулируется по амплитуде пропускания соответствующего окна считывания, Эти сигналы поступают на первый.сумматор 15, 60Коммутирующий сигнал 1-й фазы подключает сигнал с окна 24, 2-й фазы - с окна 25,. 3-й фазы - с окна 26, 4-й фазы в ,с окна 23, т.е. опрос начинается с окна 24, 45 Эпюры сигналов изображены нафиг. 4 а ,б,в,г. Эти сигналы поступают на второй, сумматор 16. Такимобразом, осуществляется сдвиг в начале опроса на четверть периода коммутации (один такт), Под тактом коммутации понимается наибольший промежуток времени, в течение которого одновременно все коммутирующие напряженияне изменяются. При 4-фазном коммутирующем напряжении (фиг. 3) такт коммутации равен четверти периода коммутации, при и-Фазном коммутирующемнапряжении такт коммутации составляет и-ю часть периода,На выходах первого и второго сумматоров 15 и 16 формируются соответствующие сигналы (фиг. 4 д.д), апосле интегрирования первым и вторыминтеграторами 17 и 18 сигналы приобретают пилообразную форму (фиг.4 ее). У этих сигналов выделяют моменты перехода через "0", импульсысоответствующие моментам переходачерез "0 ", подают на формирователь21 прямоугольного напряжения с двумяустойчивыми состояниями (триггер),изменяющий свое состояние после прихода очередного импульса. Сигнал навыходе формирующего устройства представлен на Фиг. 4 У. Допустим, чтопроисходит перемещение измерительногорастра на четверть периода растровогосопряжения, т.е. происходит сдвигпространственной фазы картины, образуемой растровым сопряжением на 90(фиг. 2 б). Рассуждая, как и в предыдущем случае, получаем, что эпюры сигналов, поступающих на сумматоры 15 и16, имеют вид, показанный на фиг.5 д,.д. Эпюра сигнала на выходе формирователя 21 имеет вид фиг. 5 Г,Таким образом, пространственнаяфаза картины, образуемой растровымсопряжением изменяется на 90 О, а фазасигнала на выходе формирователя 21на 180 . В случае, когда осуществляется одноканальная коммутация, как этоимеет место при интерполяции по известному способу, изменение пространственной фазы соответствует изменению фазы результирующего электрического сигнала в масштабе 1:1 .Повышение точности при интерполировании по данному способу происходитза счет того,что имеет место увеличение масштаба преобразования пространственной Фазы во временную. В известном способе этот масштаб равен1;1, а при интерполировании по предлагаемому способу масштаб преобразования равен нЯ:1., например при измеонении пространственной фазы на 90ъвременная Фаза сигнала на выходеформирователя 21 изменяется на 90 в/й.Случай, когда л = 4, изложен вьаае.Формула изобретенияСпособ интерполирования в фотоэлектрических растровых преобразо877571 3. вателях, основанный наформированиии оптических сигналов, соответствующих и окнам считывания, преобразовании оптических сигналов в электрические, формировании и-фазного периодического напряжения прямоугольнойформы, умножения каждого электрического сигнала на периодическое напряжение прямоугольной формы соответствующей фазы, суммировании перемноженных сигналов, интегрировании суммарного сигнала, сравнении проинтегрированного сигнала с нулевым уровнем,выделении моментов сравнения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности интерполирования,каждый из п исходных электрических 15сигналов одновременно дополнительноумножают на периодическое напряже- .ние прямоугольной формы, сдвинутоена одну фазу в сторону опережения,дополнительно перемноженные сигналы суммируют,интегрируют, сравнивают проинтегриро.ванный дополнительный сигнал с нулевым уровнем, выделяют дополнительныемоменты сравнения, сумммируют выделенные моменты сравнения и дополнительные моменты сравнения, формируют результирующее напряжение прямоугольнойформы, соответствующее сумме моментовсравнения, выделяют фазовый сдвигмежду первой фазой и-фазного периодического напряжения прямоугольной формыи результирующим напряжением прямоугольной формы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Богданов Э.О. Фоторезисторы иих применение. фЭнергия", 1978, с,56,рис. 42.2, Мироненко А.В, Фотоэлектрическиеизмерительные системы. "Энергияф,1976, с. 132-135, рис. 3-16 (прототип),877571 аза ЯВОЙ г Фи Составитель О. Отрадноведактор В. ПетрашТехред С.Мигунова орректор А, Гриценко одписное илиал ППП фПатеит", г, ужгород, ул, Проектная аказ 9618/7 1Тираж 748Государственного комитета ССлам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб НИИПпо д035,