Устройство измерения перемещения

ЕРЕМЕ 1 з.п. ы, Зил. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ К АВТОРСНОМУ СВ(57) Изобретениерольно-измерительбыть использованонейных и угловыхройствах с растроразличного типа пмещений с помощьюно установленных относится к контной технике и может при измерении липеремещений в уствыми сопряжениями ри измерении пере- ряда последователь- измерительных одно 1 родных мер. Целью изобретения является расширение диапазона и повыше ние быстродействия за счет применениямножества индикаторных растров, интерполяции измерительных импульсовсоседних считывающих систем. Достижение цели обеспечивается тем, что собъектом совмещается измерительныйрастр 1, а считывание проводится множеством индикаторных растров 2 - 6,информация с которых снимается блоками 12, 13 ключей путем последовательного подключения к фазометрам14 и 15, выходные импульсные последовательности подвергаются интерполяции в интерполяторах 16, 17. В фазометрах 14, 15 масштабные операциинад квадратурными сигналами осуществляют, в частности, перемножители.34045 Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при измерении линейных и угловых перемещений в устройствах с растровыми сопряжениями различного типа при измерении перемещения с помощью ряда последовательно установленных измерительных однородных мер. Целью изобретения явлется расширение диапазона и повышение ф 1 стродействия за счет применения множестваиндикаторных растров и интерполяции измерительных импульсов соседних считывающих систем.На фиг.1 представлена блок в схе устройства измерения перемещения; на фиг,2 - блок-схема устройства с раскрытием структуры блока; на фиг,3 пример реализации фазового дискриминатора.Устройство содержит один или несколько измерительных растров 1, ус - танавливаемых на контролируемом объекте по оси его перемещения, дваили несколько индикаторных растров 2 - 6 с фотопреобразователями 7 - 11, два блока2, 13 ключей, два дискретных фазовращателя 14, 15, два интерполятора 16, 17, фазовый дискриминатор 18, коммутатор 19 и реверсивный счетчик 20, подключенный к выходу коммутатора 19, блок 2 датчиков положения и переключения, выход которого соединен с управляющими входами. соответственно коммутатора 19 и фазовращателя 14, 15 и блоков 12, 13 ключей, фотопреобразователи 7 - 11 подключены к блокам 12, 13 клнчей, блок 12, фазовращатель 14 и интерполятор 16 соединены последовательно, блок 13, фазовращатель 15 иинтерполятор 7 также соединены последовательно.Каждый из дискретных фазовращателей 14, 15 выполнен в виде двух сумматоров 21, 22 (23,24), двух перемножителей 25, 26 (27,28), выходы которых соединены с вторыми входами первого 21(23) и второго 22(24) сумматоров, инвертирующего усилителя 29 (30), вход и выход которого соединены соответственно с первым входом сумматора 22(24) и входом первого перемножителя 25 (27) вход второго перемножителя 26(28) соединен с первым входом первого сумматора 21(23),цифроаналогового преобразоцателя (ЦА 11)31(32), выход которого соединен суправляющими входами первого 25 (27) 5 10 5 20 25 30 35 40 45 50 55 2и второго 26 (28) перемножителей,второго реверсивного счетчика 33(34),выход которого соединен с входомцифроаналогового преобразователя 31(32), вход второго реверсивного счеточика 33(34) является управляющим входом дискретного фазовращателя 14(15),а первые входы и выходы сумматоров21(23) являются его входами и выходами.Блок 21 датчиков положения и переключения может содержать два илинесколько путевых датчиков 35 - 39,синхронизатор 40, переключатели 41,42, датчики 35 - 39 подключены к синхронизатору 40, выходы которого подключены к переключателям 41, 42, выходы которых являются выходами блока21, генератор 43 импульсов, подключенный к входам переключателей 41,42,Фазовый дискриминатор 18 может содержать два элемента И 44, 45, дватриггера 46, 47, подключенных к ихвыходам, элемент ИЛИ 48, соединенный с выходами триггеров 46, 47, исхему 49 задержки, включенную междувыходом элемента ИЛИ 48 и управляю -щими входами триггеров 46, 47.Устройство работает следующим образом,В зависимости от величины измеряемого перемещения и конструкции устройства возможна установка на объекте одного измерительногорастра 1 исопряжение с ним нескольких индикаторных растров 2,3,4, установленныхна расстоянии друг от друга не больше длины измерительного растра 1, либо установка на объекте несколькихизмерительных растрови сопряжениес ними двух индикаторных растров 2,3 с аналогичной первому случаю установкой растров, при этом индикаторные растры образуют перекрывающиерастровые сопряжения с соседними измерительными растрами, Так, например, при движении контролируемогообъекта, т.е, при перемещении измерительных растров 1, с выхода фотопреобразователей 7, 8 поступают квадратурные гармонические сигналы, которые через фазовращатели 14, 15 поступают на вход интерполяторов 16,17, которые формируют счетные измерительные импульсы, цена которых1й, где д - период растрового соПпряжения, и), 4. Интерполяторы 16, 17 вырабатывают сигналы, определяющие направление счета импульсов в зависимости от направления перемещения объ 5 екта. В общем случае измерительные импульсы с двух фотопреобразователей 7, 8 являются нефазированными, а величина их фазового рассогласования ЛЦ пропорциональна величине простран ственного сдвига периодов растровых сопряжений по оси измерения. Для двух соседних фотопреобразователей шахЗЦ = =+17, при этом фазовое рассогласование интерполяционных счетных импульсов 152ф 1/2 в , где и - число интерполяцион-.и ных счетных импульсов в одном периоде растрового сопряжения.Таким образом, наиболее просто можно сфазировать интерполяционные импульсные сигналы, т.к. нужно осуществить лишь Фазовый сдвиг квадратурных сигналов одной последовательности по отношению к другой на + 1/2 25 2 Хчто осуществляется следующим иобразом с помощью фазовращателей 14, 15.На один вход сумматоров 21 и 23 З 0 поступают сигналы Бсовы, а на вторые их входы - 1 с ЦяпиС, т.е. вторые гармонические сигналы, прошедшие через инвертирующие усилители 29, 30 и перемножители 25, 27, а на входы других сумматоров 22 и 24 поступают первые гармонические сигналы К х х У созиТ и вторые гармонические сигналы 1 Б созыС, прошедшие через перемножители 26, 28. (Масштабные опе рации +1 с П здпоС и 11 с БсоваС могут быть осуществлены также потенциометром, цифроуправляемым резистором, включенным на вход сумматора, цифроуправляемым делителем напряжения).Аналоговую величину масштабного коэффициента и его запоминание осуществляют ЦАП 31, 32, поразрядно подключенные к реверсивным счетчикам 33, 34.50Счетные измерительные импульсы СИ и СИ поступают с выходов интерполяторов 16, 17 на вход фазового дискриминатора 18, который определяет отставание - опережение импульсных последо 55 вательностей и совместно с синхронизатором 40 и переключателями 41 и 42 подключает генератор 43 импульсов к реверсивному счетчику Фазируемого канала на суммирующий или вычитающий вход. Накопление импульсов идет до осуществления поворота на необходимый угол, т.е. до йЦ=О. В этот момент по сигналу блока 21 коммутатор19 подключает на вход реверсивного счетчика 20 измерительные импульсы фазируемого канала вместо импульсов ранее работавшего канала, идентичным новым. Таким образом осуществляется переход с одного растрового сопряжения на другое.Работой фазового дискриминатора 18 управляет блок 21, в котором синхронизатор 40 по сигналам путевых датчиков 35, 36 в зависимости от направления движения объекта, т.е. очередности следования измерительных растров 1, определяет рабочий и фази-. руемый каналы, управляет работой переключателей 41, 42 для выработки управляющего сигнала Фазовращателей 14, 15, т.е. их масштабного коэффициента, запоминание которых ведет реверсивный счетчик и ЦАП соответствующего фазовращателя. В исходном состоянии, например, когда Фотопреобразователь 7 и индикаторный растр 2 находятся во взаимодействии с измерительным растром 1, а индикаторный растр 3 не взаимодействует с вторым измерительным растром 1, счетные измерительные импульсы поступают на реверсивный счетчик 20 с интерполятора 16, а фазовращатель 14 этого канала может находиться в произвольном состоянии.При дальнейшем движении контролируемого объекта, т.е. по мере появления сигналов с фотопреобразователя 8 и ухода объекта от фотопреобразователя 7 (о чем свидетельствуют путевые датчики 35(36), за время одновременной работы двух фотоприемников 7 и 8 происходит Фазирование импульсов интерполятора 17 относительно импульсов интерполятора 16. При достижениийЦ=О и соответствующих потенциалов путевых датчиков 35, 36 коммутатор 19 подключает к счетчику 20 импульсы СИ, интерполятора 17, При этом триггеры 46, 47 находятся в нулевом состоянии и элементы И 44, 45 разрешают прохождение импульсов разных последовательностей на установочные входы триггеров 46, 47,Первый пришедший импульс из этих последовательностей устанавливаетсвой триггер в единичное состояние,и этот триггер запрещает прохождениеимпульсов другой последовательности,Элемент ИЛИ 48 совместно со схемой 49 задержки вырабатывает импульссброса в нулевое состояние триггеров46, 47 и подготавливает фазовый дискриминатор к новому циклу. Импульсные сигналы с выхода триггера 46, 47индицируют знак Фазового рассогласования (+ЬЦ) импульсных последовательностей. Эти импульсы могут быть ис"пользованы для выработки ностоянногопотенциала знака фазового рассогласования с помощью третьего вспомогательного триггера, установочные входы которого подключаются к выходам тригге-ров 46, 47; кроме того, импульсы мо-гут непосредственно в качестве импульсов генератора 43 поступать черезпереключатели 41, 42 на соответствующие входы счетчиков 33, 34.При наличии множества индикаторных растров 2 - 6 и одного измерительного растра 1 блоки 12, 13 ключейпоочередно подключают квадретурныесигналы соседних фотопреобразователейк фазовращателям 14 или 15,Формула изобретения 1. Устройство измерения перемещения, содержащее оптически связанные измерительный растр, связанный с объектом, два индикаторных растра с Фотопреобразователями, два дискретных фазовращателя, коммутатор, реверсивный счетчик, вход которого подключен к выходу коммутатора, блок датчиков положения и переключения, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора и управляющими входами двух дискретных фазовращателей, фазовый дискриминатор, выход которого 34045 6соединен с управляющим входом блокадатчиков положения и перемещения,О т л и ч а ю щ е е с я тем, что,1с целью расширения диалазона и повышения быстродействия измерений, оноснабжено дополнительными индикаторными растрами с фотопреобраэователями, двумя блоками ключей, входы и выходы которых соединены соответственно с фотопреобразователями и информационными входами двух дискретныхфазовращателей, управляющие входыдвух блоков ключей подключены к выходу блока датчиков положения и переключения, двумя интерполяторами,входы которых подключены к выходамдвух дискретных фазовращателей, выходы двух интерполяторов соединены свходами фазового дискриминатора и информационными входами коммутатора. 2, Устройство по п,1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что дискретный 25 фазовращатель выполнен в виде двухсумматоров, первые входы и выходы которых являются соответственно входами и выходами дискретного фазовращателя, двух перемножителей, выходыкоторых соединены с вторыми входамипервого и второго сумматора, инвертирующего усилителя, вход и выходкоторого соединены соответственно спервым входом второго сумматора ивходом первого перемножителя, вход 35второго перемножителя соединен с первым входом первого сумматора, цифроаналогового преобразователя, выходкоторого соединен с управляющими вхо дами перв Ого и В тор ого пер емножит елей, реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя, вход реверсивного счетчика является управляющим входом дискретного фазовращателя.1334045 Составитель Техред М.Дид Айсин едактор М.Цитки орректор М.Демчи аказ 395 го комитет ний и откры аушская оизводственно-полиграфическое предприятие,г.ужгородул.Проектная 4У 40 Тираж б 76 ВНИИПИ Государственно по делам изобрете 113035, Москва, Ж