Устройство для снятия отсчетов

(51) 4 ССРРЫТИЙе.с Гг,эя ,е ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН еров рто лд 74.СР,01,79. СЧЕТОВ устрой вых из ИЯ ОТ х угия овышени евереобссодо й 17 тве разования снимаются налы ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНЯ (57) Изобретение относи ствам для автоматически мерений. Цель изобретен точности. Со знаковых в сивных счетчиков 16 цеп ствующие знаку числа, находящегося в счетчике 16, которые совместно с сигналами с выходов элементов И 13 цепей 17 преобразования объединяются суммирующим устройством 24, в результате чего с выхода последнего снимается пачка счетных импульсов, равная алгебраической сумме пачек счетных импульсов от цепей 17 преобразования, Сигнал со знакового выхода суммирующего устр-ва 24 поступает на вход регистрирующего устр-ва 26, а сигнал с числового выхода предварительно поступает на вход триггера 25 со счетным входом. В результате на его выходе формируется пачка импульсов, число которых соответствует среднему значению сдвига муаровой картины, которая также поступает на вход регистрирующего устр-ва 26. 3 ил.1 137Изобретение относится к геодезическому приборостроению, в частностик устройствам для автоматических угловых измерений,Цель изобретения - повьшение точности.На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства,на фиг. 2 - последовательность формирования сигналов в цепи преобразования схемы точного отсчета на фиг.3последовательность формирования сигнала в цепи генератора опорного напряжения.Устройство содержит источник 1излучения, конденсатор 2, лимб 3 снанесенными на него кодовыми дорожками грубого отсчета и штрихами радиального растра, блок 4 грубого отсчета, блок формирования изображений диадиаметрально противоположных участковрастра в плоскости сканирования, включающий блок 5 оптического совмещения,объектив 6 и разделительную призмуштриховые решетки 8, расположенныевблизи плоскости сканирования, блоксканирования, включающий сканирующиеэлементы 9 в виде приборов с зарядовой связью (ПЗС), генератор 10 считывающих импульсов (ГСИ), две цепи17 преобразования системы точногоотсчета, каждая из которых содержитусилитель 11, пороговый элемент 12,логический элемент И 13, дополнительные элементы И 14 и 15 и реверсивныйсчетчик 16, Устройство также содержит счетчик 18, дешифратор 19 и элемент И-НЕ 20, первый триггер 21 иинверсный КЯ-триггер 22, Элементы18, 19 и 22 составляют генератор 23опорного напряжения, Кроме того, вустройство включены сумматор 24, триг.гер 25 со счетным входом, регистратор 26 и блок 27 управления.Устройство работает следующим образом.Изображения диаметрально противоположных участков растра, нанесенного на лимбе 3, формируются блоком 5оптического совмещения, объективом 6и разделительной призмой 7 на штриховых решетках 8, в результате чего вплоскости сканирующих элементов образуется комбинационная картина с синусоидальным распределением освещенности, сдвиг которой на один периодсоответствует повороту кодового циска на олин шаг младшего разряда кодо 04592вой цорожки. При этом, если точныйотсчет равен нулю, то минимум освещенности находится точно в центречувствительной площадки ПЗС 9. При 5повороте лимба 3 в пределах элементамладшего разряда кодовой дорожки минимум в плоскости сканирующего блокасмещается в зависимости от направления поворота, в ту или иную сторону,Задачей системы точного отсчета является определение величины и направления смещения минимума освещенности в комбинационной картине.Так как последовательность преобразования информации с выхода обоихПЗС аналогична, то достаточно рассмотреть этот процесс в одной из цепей преобразования.Попадая на ПЗС, световой поток вызывает накопление зарядов под чувствительными элементами ПЗС и воэникновение потенциалов, величина которых пропорциональна освещенности то го или иного элемента, На вход ПЗС 9подается последовательность импульсов Б, с ГСИ 10 (фиг. 2), в результате чего на выходе ПЗС 9 формируется сигнал Б в виде пачки импульЗ 0 сов с амплитудой, изменяющейся в соответствии с изменением интенсивности комбинационной картины, т,е, посинусоидальному закону. Зта пачка импульсов далее поступает в цепь 17преобразования, где усиливается усилителем 11 и подается на пороговыйэлемент 12, выполненный, например,на основе интегрального компараторанапряжения. Пороговый элемент 12 ог раничивает амплитуду пачки импульсовснизу, пропуская лишь те импульсы,амплитуда которых больше по величине,чем полуразность их максимальногои минимального значений. Вследствие , этого на выходе порогового элемента12 формируется сигнал 0 в виде пос 3ледовательности импульсов постояннойамплитуды, которая поступает на элемент И 13. На второй вход элементаИ 13 подается прямоугольное напряжение Пс с генератора 23 опорного напряжения.Принцип формирования прямоугольного напряжения состоит в следующем. , Генератор 23 опорного напряжениявключает в себя счетчик 18, дешифратор 19 и инверсный КЯ-триггер 22, Насчетчик 18 с ГСИ 1 О подается та жепачка импульсов Б, = Б;, что и на3 1370459сканирующие элементы 9 (фиг. 3), Счет- шения минимума относительно среднего чик 18, работаюший в качестве дели- положения, С этой целью сигнал Ю 5 теля, последовательно делит иоступа- с выхода элемента И 13 (рис. 2) посющие на негоимпульсы, в результате тупает на вход суммирующего арифмечего на его выходе формируется шест- тического устройства и на входы панадцать импульсов 0 в с равными про- раллельно включенных элементов И 14 межутками между ними, причем первый и 15, на вторые входы которых посту- импульс формируется по истечении пает сигнал с триггера 21, который 1/16 цикла считывания а последний -110работает следующим образом. На один в конце цикла считывания. Эти импуль- из его входов в начале каждого цикла сы подаются на вход дешифратора 19. считывания поступает сигнал Б с В первоначальном состоянии на всех блока 21 управления. При этом тригшестнадцати выходах дешифратора 19 гер 21 переключается и сигнал У с (за исключением нулевого) имеется15него поступает на элемент И 14. Втосигнал Б,-, соответствующий логичес- рой вход триггера 21 соединен через кой единице, После поступления на элемент И-НЕ 20 с,восьмым выходом вход дешифратора 19 первого импульса дешифратора 19, сигнал Бс которого со счетчика 18 на нулевом выходе де- переключает триггер 21 спустя полови- шифратора 18 появляется единица, а ну периодасчитывания, а сигнал с посноль формируется на первом выходе. леднего поступает на вход элемента После поступления второго импульса И 15. В результате этого на выходе ноль формируется на втором выходе, элемента И 14 формируется сигнал БЧ а на первом появляется единица и т,д, (пачка импульсов И ), а на выходе Четвертый выход дешифратора 19 сое элемента И 15 - сигнал Б, (пачка имдинен с Я-входом инверсного КБ-триг- пульсов И ), Оба этих сигнала посту- гера 22, а двенадцатый выход - с его пают на входы реверсивного счетчика К-входом. 16, причем сигнал с выхода элементаВ начале цикла считывания сигнал 11 14 поступает на суммирующий вход есть на обоих входах КБ-триггера 22 0 реверсивного счетчика 16, а сигнал и, следовательно, на его выходе сиг- с выхода элемента И 15 - на его вынала нет. Как только на четвертом читающий вход. В зависимости от чисвыходе дешифратора 19 сформируется ла импульсов в пачках, поступающих ноль, КБ-триггер 22 открывается и на на суммирующий и вычитающий входы выходе генератора 23 опорного напря- счетчика 16, и определяется смещение жения появляется сигнал О, - = Б . минимума. Если минимум смещаетсящЭтот сигнал имеет место до тех пор, вправо (рис. 2 а), то И фИ , т.е. пока не обнулится двенадцатый выход со знакового выхода счетчика 16 снидешифратора 19. Как только это про- мается сигнал, соответствующий смеизойдет Ю-триггер 22 закроется и5аощению минимума со знаком "+", Если сигнал на выходе генератора 23 опор- же минимум смещается влево (рис,2 б), ного напряжения исчезнет. В резуль- то ИМф и состояние знакового тате на выходе генератора 23 опорно- выхода меняется на противоположное го напряжения сформируется сигнал (например, логическая единица). При- в виде прямоугольного меУ 4 45отсутствии смещения минимума сигналы айдра с длительностью, равной поло- Оз и Б, отсутствуют и состояние вине периода считывания, и отста- знакового выхода счетчика 16 безразющего от момента начала сканирования лично. Таким образом, со знаковых вына четверть периода (за начало ска- ходов реверсивных счетчиков 16 обеих нирования принимается момент поступ- цепей 17 преобразования снимаются50ления первого считывающего импульса). сигналы, соответствующие знаку числа, Этот сигнал поступает на вход элемен- находящегося в счетчике, которые совта И 13, в результате чего на его местно с сигналами с выходов элеменвыходе образуется сигнал 05 в виде тов И 13 обеих цепей объединяются пачки импульсов, число которых соот- суммирующим арифметическим устройстветствует величине смещения минимума вом (сумматором) 24, в результате55,комбинационной полосы. Дальнейшее чего с выхода последнего снимается преобразование указанного сигнала пачка счетных импульсов, равная алпозволяет определить направление сме- гебраической сумме пачек счетных им35 40 45 50 55 5 13704пульсов от двух цепей 17 преобразования, Далее по команде с устройствауправления сигнал со знакового выходасуммирующего устройства (сумматора)524 поступает непосредственно на входрегистрирующего устройства, а сигналс числового выхода предварительнопоступает на вход триггера 25 со счетным входом, в результате чего на еговыходе формируется пачка прямоугольных импульсов, число которых соответствует среднсму значению сдвига муаровой картины, которая также поступает на вход регистрирующего устройства (регистратора) 26,Фотоэлектрическая система блокагрубого отсчета, обеспечивающаясчитывание кодовых дорожек, нанесенных на лимбе 3, подключена к регистрирующему устройству непосредственно,Перед началом каждого цикла считывания блок 27 управления подает управляющий сигнал на ГСИ 10, а такжеприводит в исходное состояние счетчики 16 и 18, суммирующее арифметическое устройство (сумматор) 24 итриггер 21.Предлагаемое устройство (в отличие от известных) позволяет получатьрезультаты считывания положения подвижной части теодолита непосредственно в цифровой форме, что упрощает егосовместную работу с ЭВМ и повышаетнадежность за счет отсутствия аналого-цифрового преобразователя. Применение ПЗС в качестве сканирующегоблока упрощает конструкцию устройства, поскольку исчезает необходимостьприменения громоздкой фокусирующеотклоняющей системы и высоковольтного блока питания, обязательных дляпередающих телевизионных трубок.Повышение точности измерений обеспечивается эа счет более высокого разрешения применяемого сканирующего блока.Существующие в настоящее время линейные ПЗС имеют шаг расположения элементов менее 15 мкм, При использовании в оптической системе отсчетного устройства объектива.с соответствующим увеличением может быть применен ПЗС с числом элементов, равным 1024, Длина ПЗС при этом составит около 15 мм. Аналогичная по размерам чувствительной площадки передающая телевизионная трубка типа видикон имеет разрешение в центре около 600 линий. 59еК переферии чувствительной площадкиразрешение ухудшается,Повышение быстродействия достигается за счет значительно меньшего вре.мени накопления зарядов у ПЗС в сравнении с упомянутыми выше передающими телевизионными трубками типа видикон, Для линейных ПЗС оно не превышает 10 мс, и таким образом частота фсчитывания составит около 100 Гц, Утелевизионных трубок типа видиконона не превышает 25-30 Гц. Формула изобретенияУстройство для снятия отсчетов, содержащее лимб с кодовыми дорожками и штрихами радиального растра, блок сканирования, блок формирования изображений диаметральных участков растра в плоскости сканирования, в которой размещена штриховая решетка, блок грубого отсчета, блок точного отсчета, связанный с блоком сканирования, генератор опорного напряжения и блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено генератором считывающих импульсов, сумматором, регистратором и двумя триггерами, блок сканирования выполнен в виде двух приборов с зарядовой связью, подключенных к генератору считывающих импульсов и связанных с соответствующими блоками точных отсчетов, каждый иэ которых выполнен в виде последовательно соединенных усилителя, порогового элемента, элемента И, выход которого подключен к входам двух дополнительных элементов И, связанных выходами соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, второй вход элемента И подключен к выходу генератора опорного напряжения, связанного с выходом генератора считывающих импульсов и выполненного в виде последовательно соединенных счетчика, дешифратора, и инверсного КЯ-триггера, связанного выходом с вторым входом элемента И, выход которого подключен к входу сумматора, связанного с выходом блока управления, вторые входы дополнительных элементов И связаны с соответствующими выходами первого триггера, один вход которого подключен к выходу блока управления, связанного с входом генератора считывающих импульсов, а второй через элементВй ЗЮШШШ 111 Ий О М ВИ-НЕ соединен с выходом дешифратора,выход реверсивного счетчика, подключенного входом к блоку управления;связан с сумматором, знаковый выходкоторого подключен к блоку регистраМававваи уз ЬВлвыВВВ О ф 7 10 ие 1370459 8ции, связанному с выходом блока грубого отсчета, а числовой выход соединен с вторым триггером, подключеннымк соответствующему входу регистра 5тора,