Устройство для определения положения объектов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ПЯО 12691 б 9 4 С 06 К 9/36 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУЙ 4 с.(71) Завод-ВТУЗ при Московском автомобильном заводе им. И.А.Лихачева (72) М.П.Гришин(56) Авторское свидетельство СССР В 968832, кл. С 06. К 9(46, 1982.Патент США У 4015108,кл.235-92, опублик. 1977.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ(57) Изобретение относится к областиавтоматики и вычислительной техникии может быть использовано в системахцифрового позиционирования подвижныхорганов станков, в измерительных системах, Поставленная цель по повышениюточности достигается путем подсчетачисла ячеек формирователя сигналовизображения от его края до края соответствующего штриха, что позволяетисключить влияние точности нанесенияштрихов на шкалу на точность измерения положения объектов, 2 з.п. ф-лы,2 ил.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для измерениягеометрического положения объектов,и может быть использовано в системахцифрового позиционирования подвижныхорганов станков,Цель изобретения - повышение точности устройства,На фиг. 1 представлена блок-схема 10устройства; на фиг.2 - взаимное расположение элементов устройства.Устройство содержит блок 1 формирования сигналов считывания, состоящий из источника 2 света (осветителя);растровой шкалы 3, кодовой шкалы 4,фокусирующего элемента 5, Формирователя 6 сигналон изображения и формирователя 7 кодов, регистр 8 сдвига,синхрогенератор 9, первый 10, второй 11 третий 12, четвертый 13, пятый 14 и шестой 15 триггеры, первый16, второй 17 и третий 18 элементы И,коммутатор 19, блок 20 памяти, формирователь 21 пачки импульсов, счетчик 22 импульсов и регистр 23.Устройство работает следующим образом.Растровая шкала 3, представляющаясобой плоскую пластину (или ленту)из прозрачного материала с нанесенными на нее непрозрачными штрихами,либо из непрозрачного материала спрорезями, освещается с помощью осветителя 2. Лучи света, проходя черезпрозрачные участки растровой шкалы,35воспринимаются Фокусирующим элементом5, который проецирует изображение рас.тровой шкалы на светочунствительнуюповерхность Формирователя 6,40Опрос элементов формирователя 6 осуществляется с помощью регистра 8 сдвига, вход каждого разряда которого соединен с соответствующей ячейкой формирователя,В регистр 8 периодически происходит запись информации с формирователя 6 по сигналу записи с первого выхода синхрогенератора 9. При считывании информации из регистра 8, т,е.при сдвиге ее, на выходе регистра50 появляются видеоимпульсы от тех ячеек формирователя, которые освещены, Для определенности предположим, что штрихи растровой шкалы светлые, Тогда на выходе формирователя 6 видеоимпульсы появляются от тех ячеек, на которые спроецированы штрихи, Шаг нане.сения штрихов выбирается таким образом, чтобы он был меньше длины светочувствительной части формиронателя 6, Номер каждогоштриха закодирован (например, с помощью продольных дорожек) на кодовой шкале 4 и определяется в процессе считывания информации с помощью формирователя 7, на выходах которого появляется код номера текущего штриха находящегося н зоне формирователя, Значение величины, характеризующей положение каждого штриха на растровой шкале, хранится в блоке 20 памяти. Таким образом, зная номер текущего штриха и расстояние от края формирователя 6 до края штриха (фиг,2), можно определить положение формирователя 6 относительно растровой шкалы.При этом погрешность определения указанного положения не превышает значения двух шагов элементов Формирователя 6 сигналов и не зависит от измеряемой длины. Кроме того, не предъявляется особых требований по точности изготовления растровой шкалы, так как после ее изготовления производится точное измерение расстояния каждого штриха до начала растровой шкалы с последующей записью полученных значений в блок 20 памяти. Так как информация о положении штрихов растровой шкалы заносится в постоянную память, то она теряется при отключении питающего напряжения, что существенноповышает надежность работы устройства.Для определения номера считываемого штриха растровая шкала 3 совмещена с кодовой шкалой 4, на которую нанесены кодовые дорожки. При этом каждому шагу штрихов соответствует свой двоичный код, который считывает ся с помощью формирователя 7.Кодовая и растровая шкалы могут быть выполнены на едином основании. Формирователь 7 представляет собой набор чувствительных элементов, рас- положенных в два ряда (фиг.2). Число элементов в каждом ряду соответстнует числу дорожек кодовой шкалы 4, причем считывание информации с каждой дорожки производится с помощью двух элементов. Такая конструкция Формирователя принята для устранения неопределенности в месте смены кода номера штриха растровой шкалы. При этом на выходах каждого ряда элементов Формирователя 7 вырабатывается свой код. Эти коды различаются на границе смены номера шага. Для определения истинного значения кода номе 1269163ра шага производится анализ значения первой ячейки формирователя 6 видеосигналов. В зависимости от того, светлый этот элемент или темный, код номера шага считывается соответственно 5 с одного или другого ряда элементов формирователя 7. Выбор того или иного кода номера шага производится с помощью коммутатора 19.На первом выходе синхрогенератора 9 периодически формируется сигнал записи, который производит запись информации в регистры 8 и 23, сброс триггеров 10-12 в состояние "0" и установку триггера 15 в состояние "1".15 Сдвиг информации в регистре 8, а также в триггерах 10, 11, 13 и 14 производится с помощью тактовых импульсов с второго выхода синхрогенератора 9, частота следования которых выбирается 20 такой, чтобы между двумя импульсами записи с первого выхода синхрогенератора прошло не менее К тактовых импульсов с второго выхода синхрогенератора, где К - число разрядов ре гистра 8. При этом сдвиг информации в регистре 8 и в триггерах 10, 11, 13 и 14 производится по заднему фронту тактовых импульсов.После окончания следования импуль- З 0 са .записи триггеры 10-14 сброшены, триггер 15 установлен, в регистр 23 записывается текущее значение положения формирователя 6 относительно растровой шкалы 3, а в регистр 8 за 35 писывается состояние ячеек формирователя 6. С приходом первого тактового импульса в триггер 13 переписывается содержимое выходного разряда регистра 8, на выход регистра 8 вы 40 двигается содержимое второго разряда, триггер 10 устанавливается в состояие "1", так как на его входе Р постоянно действует сигнал "1".Если на первую ячейку формирователя 6 спро 45 ецировано изображение штриха, то в первом разряде регистра 8 записывается состояние "1" и после. прихода первого тактового импульса триггер 13 устанавливается по входу П в состояние 1 . При этом на выходе элемени 11 50 та И 18 появляется сигнал, устанавливающий триггер 12 в состояние "1", и на выходе коммутатора 19 появляется код номера шага, снимаемый с его входа Ь55 Если первая ячейка формирователя 6темная, т.е. не принадлежит проекции штриха, то с приходом первого тактового импульса триггер 13 остается и состоянии "0", установки триггера 12 не происходит и на выходе коммутатора 19 присутствует код номера шага, снимаемь 1 й с его выхода Д . Код номера шага с выхода коммутатора 19 подается на адресную шину блока 20, в котором по этому адресу записано значение расстояния от края растровой шкалы до края штриха. Считанное на шину данных число подается на информационную шину счетчика 22.С приходом второго тактового импульса это число записывается в счетчик 22 сигналом с выхода элемента И 16. С приходом заднего фронта второго тактового импульса триггеры 10 и 11 устанавливаются в состояние "1" и на выходах элементов И 16 и 18 действует сигнал "0". Таким образом, на выходах элементов И 16 и 18 появляется импульс один раз за цикл измерения. В то же время после прихода второго тактового импульса элемент И 17 подготовлен к пропусканию тактовых импульсов на вход формирователя 21, так как триггеры 11 и 15 находятся в состоянии " 1".Так как триггеры 13 и 14 являются триггерами типа Р (триггеры задержки), соединенными в цепочку, то на выходе триггера 14 повторяется сигнал выхода регистра 8 с задержкой на два такта. Таким образом, начиная с второго такта на выход элемента И 17 проходят тактовые импульсы до тех пор, пока не происходит переход триггера 14 из состояния " 1" в состояние "0". Такойпереход соответствует окончанию следоьания первого видеоимпульса от штриха. При этом триггер 15 переходит в состояние "0", так как на его входе 0 постоянно действует сигнал "0", и дальнейшее прохождение тактовых импульсов на выход элемента И 1 прекращается. Число тактовых импульсов, .прошедших на выход элемента И 17, равно числу ячеек формирователя 6 от его края до края штриха. Так как измерение значения и запись полученной величины удобно вести в единицах длины,то для перевода числа ячеек в их длину используется формирователь 2 Г, выполняющий функцию умножителя на постоянный коэффициент. С приходом каждого импульса на ход такого формирователя на его выходе формируетсяпачка импульсов.5 1 691Таким образом, на вычитающий вход четчика 22 за время цикла измерения поступает определенное число импульсов и на выходе счетчика устанавливается код положения формирователя 6 относительно растровой шкалы Э, Информация с выхода счетчика 22 записывается в регистр 23 и хранится там в течение одного цикла измерения.10Формула из об ре те ни я 1, Устройство для определения положения объектов, содержащее блок формирования сигналов считывания, одни выходы которого соединены с соответствующими входами регистра сдвига, другие входы которого подключены к синхрогенератору, счетчик, одни входы которого соединены с выходами блока памяти и йервого элемента И, входы которого подключены к выходам первого и второго триггеров и синхрогенератора, соединенного с соответствующими входами первого, второго и третьего 25 триггеров и второго элемента И, другой вход которого подключен к соответствующему выходу второго триггера, регистр, входы которого соединены с выходами счетчика и синхрогенератора,з а выход является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит коммутатор, входы которого соединены с другими выходами35 блока формирования сигналов считывания и выходом третьего триггера, а выход подключен к входу блока памяти,четвертый триггер, входы которогосоединены с выходами регистра сдвигаи синхрогенератора, третий элемент И,входы, которого подключены к соответствующим выходам первого, второго ичетвертого триггеров, а выход соединен с другим входом третьего триггера, пятый триггер, входы которогоподключены к выходам четвертого триггера и синхрогенератора, формирователь пачки импульсов, вход которогосоединен с выходом второго элементаИ, а выход подключен к другому входусчетчика, и шестой триггер, входыкоторого соединены с выходами пятого1триггера и синхрогенератора, а выходподключен к третьему входу второгоэлемента И.2, Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем что блок формирования сигналов считывания содержитУрастровую шкалу, оптически связаннуюс источником света и фокусирующимэлементом, оптически связанным с формирователем сигналов изображения, выходы которого являются одними выходами блока, кодовую шкалу в виде двухлинеек, соединенных с растровой шкалой, и формирователь кодов, входыкоторого оптически связаны с кодовойшкалой, а выходы являются другимивыходами блока.3, Устройство по п.2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что формирователькодов выполнен в виде двух фотоприемных элементов, 1269163