Способ измерения положения объекта

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 46218 01 В 21/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН КОМУ ТЕЛЬСТВУ В 2(57) Изобр ной техни расширен стигается элементов излучател могут быть отношени а,п, где ников соо излучателя ственно; движ ного излучателе венно; Н, Ь рения соот ЕНИЯ особа является не ь большое копиче мников излучения особе нельзя пол мента разложения ерами источников что ограничивает Недост обходимос ство источ Кроме того учить малу в связи с ко и приемни точность из атком этого сп ь распопагат ников и приепри этом сп ю величину эпе нечными разм ов излучения мерения,Известен способ измерения положен объекта, при котором также располага последовательно источники и приемни излучения, преобразуют оптический сигн в электрический, по числу импульсов сигн ла ог приемников определяют геометрич ский параметр положения обьекта,Недостатком этого способа являет неоптимальное расположение излучател и фотоприемниковтносительно плоскос объекта. я ия ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРйт 781547, кл, 6 0.1 В 7/04, 1979,(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛОЖОБЬЕКТА Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения положения подвижного элемента датчиков перемещения, уровня, плотности и т.п.. Известен способ измерения положения обьекта, заключающийся в том, что располагают последовательно источники излучения, от них формируют световые потоки, направляют потоки на плоскость размещения объекта, устанавливают в плоскости . анализа последовательно расположенные приемники излучения, каждым приемником принимают. излучение от оптически сопряженного с ним источника, преобразуют оп. тический сигнал в электрический, по числу импульсов сигнала от всех приемников, равному числу элементов разложения, не перекрытых объектом, определяют геометрический параметр. етение относится к измерительке, Цепью изобретения является ие области применения. Цель дотем, что при сохранении равных разложения шаги расположения й в ряду и приемников в ряду различными и выбираться из сои а/и =.1 /Н 1, Ь/щЬ = 1/1.+1; Н/Ь = гп, и - числа излучателей и приемтветственно; а, Ь - шаги между ми и фотоприемниками соответ- , - расстояния от плоскости поэлемента до плоскостей й и фотоприемников соответст - диапазон и дискретность измеветственно. 3 ил.Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения положения объекта, заключающийся в том, что располагают последовательно источники расходящегося излучения, от них формируют световые потоки со взаимопересекающимися лучами, направляют потоки на плоскость размещения объекта, между точками пересечения лучей с плоскостью размещения объекта формируют равные элементы, устанавливают в плоскости анализа последовательно расположенные приемники излучения, каж-. дым приемником принимают последовательно излучение от нескольких источников излучения, оптически сопряженных с ним, преобразуют оптический сигнал в электрический, по числу импульсов сигнала, равнО- му числу элементов разложения, не перекрытых объектом. определяют геометрический параметр,Недостатком указанного способа является то, что количество излучателей и фотоприемников и их взаимное расположение выбирают неоптимальным образом применительно к конкретной реализации способа, что сужает область его применения,Целью изобретения является расширение области примеиения способа измере.ния положения обьекта,Применение способа позволяет оптимизировать количество излучателей и приемников и их взаимное расположение. Способ может быть применен для измерения какмалых, так и больших перемещений и при использовании различных типов излучателей и приемников.Цель достигается тем. что при способе измерения положения объекта, заключающемся в том, что располагают последовательно источники расходящегося излучения, от них формируют световые потоки излучения со вэаимопересекающимися лучами, направляют потоки на плоскость размещения объекта, между точками пересечения лучей источников с плоскостью раз. мещения объекта формируют равные элементы, устанавливают в плоскости анализа последовательно расположенные приемники излучения. каждым приемником принимают последовательно излучение от нескольких источников излучения, оптиче,ски связанных с ним. преобразуют оптический сигнал в электрический, по числу импульсов сигнала, равному числу элементов разложения, не перекрытых объектом, определяют геометрический параметр, источники и приемники излучения устанавливают относительно плоскости размещения объекта исходя из соотношенийа/и = О 1+1;15 20 25 30 35 40 45 50 55 Ь/аЬ = 1/. + 1;Н/й ап -1,где а и Ь - шаги между излучателями и приемниками соответственно;Ь и Н - дискретность и диапазон измерения соответственно;1. и - расстояния от излучателей и приемников до плоскости размещения объекта соответственно;а и и - число излучателей и приемниковсоответственноИспользование укаэанных соотношений позволяет выбирать оптимальное количество излучателей и приемников и оптимально их располагать относительно друг друга и относительно плоскости размещения объекта.На фиг, 1 приведена блок-схема преобразователя, при помощи которого может быть осуществлен способ; на фиг. 2 - оптическая схема преобразователя; на фиг. 3 - временные диаграммы работы преобразователя,Преобразователь содержит излучатели 1,1-1.а, .фотоприемники 2,1-2,п. подвижный элемент 3, распределитель 4 импульсов и блок 5 счета импульсов, Излучатели 1.1- 1,а и фотоприемники 2.1-2,п расположены в одной плоскости напротив друг друга. Между ними расположен подвижный элемент 3, положение, которого измеряется преобразователем, Излучатели 1.1.-1.а соединены с выходамм распределителя 4 импульсов, обеспечивающего последовательное импульсно питание излучателей. Выходы фотоприемников 2,1-2,п соединены с входами блока 5 счета импульсов, осуществляющего счет импульсов с фотоприемников. Распределитель 4 импульсов и блок 5 счета импульсов соединены цепями 6-8. по которым осуществляется управление блоком 5 счета импульсов,На фиг. 1 приведены примеры выполнения распределителя 4 импульсов и блока 5 счета импульсов. Распределитель 4 импульсов содержит генератор 9 импульсов, счетчик 10, дешифратор 11, усилители 12.1-12,а, одновибраторы 13-15 и элемент 16 задержки; Блок 5 счета импульсов содержит усилители 17,1 - 17.п. мультиплексор 18, счетчик 19 и блок 20 индикации. Выход генератора 9 соединен со .счетным входом счетчика 10 и через одновибратор 13 со стробирующим входом дешифратора 11. Младшие разряды счетчика 10 соединены с разрядными входами дешифратора 11, выходы которого соединены через усилители 12.1-12.а с излучателями 1,1-1,а, Старшие разряды счетчика 10 соединены через цепи 6 и 7 с адресными входами мультиплексора5 10 30 35 40 50. входу счетчика 19, Таким образом, счетчик19 подсчитывает импульсы вначале от фотоприемника 2.1, затем от фотоприемника 2,2 опроса всех фотоприемиков в счетчике 1955 оказывается число пропорциональное по 18, информационные входы которого черезусилители 17.1-17.п соединены с фотоприемниками 2,1 - 2.п, а выход соединен со счетным входом счетчика 19, Последний разрядсчетчика 10 соединен через одновибраторы14, 15 и цепь 8 с входом сброса счетчика 19,-выходы которого соединены с блоком 20индикации, Выход одновибратора 14 соединен через элемент 16 задержки с управляющим входом генератора 9. В зависимости отконкретных потребностей блок 20 индикации может иметь двоичную или десятичнуюиндикацию или выходы на внешние устройства,Блоки и узлы преобразователя могут 1быть выполнены на следующих элементах:излучатели 1.1 - 1,гп - излучающие диодыАЛ 107; фотоприемники 2.1 - 2, и - фототранзисторы ФТ 2 К; счетчики 10 и 19 - микросхема К 155 ИЕ 5; дешифратор 11 - микросхема 2К 155 ИД 4; генератор 9, одновибраторы 13 -15 - микросхемы К 155 АГЗ; мультиплексор18 - микросхема К 155 КП 2; усилители 12.112.т - ,транзисторы КТ 814; усилители 17,117.п - микросхемы К 140 УД 8; блок 2 2индикации - светодиоды АЛЗ 07,Оптическая схема преобразователя построена следующим образом (фиг. 2), Излучатели 1,1 - 1.в расположены в ряд вплоскости А с шагом адруг от друга. Фотоприемники 2,а - 2,п расположены в ряд плоскости В с шагом Ь друг от друга.Подвижный элемент 3 расположен в плоскости С, Излучатели 1.а - 1,гп, фотоприемники 2.1-2,п,и подвижный элемент 3расположены в плоскости, перпендикулярной плоскостям А, В, С. Расположение излучателей 1,1 - 1.е и фотоприемников 2,1-2,потносительно подвижного элемента 3 выполнено согласно следующим соотношениям,. где а, п - число излучателей и фотоприемников соответственно;а, Ь - шаги между излучателями и фотоприемниками соответственно;,- расстояния от плоскости С до плоскостей А. В соответственно;Н, Ь - диапазоч и дискретность измерения соответственно,Линии, показанные на фиг. 2 между излучателями и фотоприемниками, обозначают оси соответствующих пучков света отизлучателей к фотоприемникам. Выполнение соотношений (1)-(3) обеспечивает равенство расстояний между осями световыхпучков в плоскости С (в зоне подвижногоэлемента 3), причем эти расстояния равны дискретности измерения Ь, 4 расстояние между крайними осями равно диапазону измерения Н. Соотношения (1)-(3) выведены на основании подобия соответствующих треугольников на фиг. 2,Преобразователь работает следующим образом,В исходном состоянии счетчик 10 находится в нулевом состоянии, одновибратор 14 возбужден, на управляющий вход генератора 9 подан сигнал выключения с одновибратора 14, блок 20 индикации выдает информацию о содержимом счетчика 19. С младших разрядов счетчика 10 на дешифратор 11 подается код "00", со старших разрядов счетчика 10 по цепям 6 и 7 на мультиплексор 18 подается код "00",При выключении одновибратора 14 запускается одновибратор 15. с которого по цепи 8 подаеся импульс сброса на счетчик 19, Затем с задержкой, задаваемой элементом 16 на время сброса счетчика 19, включается генератор 9. Началом каждого импульса генератора 9 запускается одно- вибратор 13, а концом импульса добавляется единица в счетчик 10. Импульсы с одновибратора 13 стробируют дешифратор 11. который через усилители 12.1 - 12,п включает последовательно излучатели 1.1 - 1.в,Световые импульсы от излучателей поступают на те фотоприемники 2.1 - 2.п, которые не затенены подвижным элементом 3, На фиг.1 и 3 показан случаи, когда импульсы света проходят от всех излучателей на фотоприемник 2,1 и от двух излучателей 1.1, 1,2 на фотоприемник 2,2, Последовательное включение излучателей 1,1-1,гп циклически повторяется, Число циклов равно или кратно числу фотоприемников 2.1 - 2.п. Фотоприемники 2.1-2.п, принявшие световые импульсы, рормируют .электрические импульсы, которые через усилители 17,1-17.п поступают на информационные входы мультиплексора 18. Переключение мультиплексора 18 производятся сигналами, поступающими на его адресные входы со старших разрядов счетчика 10, В результате мультиплексор 18 подключает поочередно фотоприемники 2,1 - 2.п к счетному и так далее до фотоприемника 2,п, К концу ложению подвижного элемента 3. Циклическое включение излучателей 1,1 - 1, гл и опрос фотоприемников 2,1 - 2.п заканчиваются при обнулении счетчика 10 в результате его переполнения. В момент переполнения счетчика 10 запускается одно- .вибратор 14, который выключает генератор 9, Одновибратор 14 формирует паузу, в течение которой производится визуальный съем информации с блока 20 информации ,или вывод информации в двоичном. коде на внешние устройства. Далее процесс измерения повторяется,Импульсное включение излучателей 1.1-1.в и получение цифровой информации о положении подвижного элемента 3 путем счета импульсов с фотоприемников 2,1-2,п позволяют исключить влияние дестабилизирующих факторов на результаты измерения (нестабильность параметров излучателей. фотоприемников, усилителей от времени, температуры, питающих напряжений), Импульсное включение излучателей 1.1-1 л позволяет использовать форсированный режим их работы для получения более мощных.световых импульсов, что дает возможность упростить или полностью исключить усилители 17.1 - 17.п на выходах фотоприемников 2,1 - 2.п, Кроме того, появляется воэможность избавиться от влияния внешних эасветок фотоприемников. Многократное использование излучателей и фотоприемников в процессе измерения, что обеспечивается описанным построением оптической схемы, позволяет значительно сократить количество излучателей. фотоприемников, усилителей по сравнению с числом уровней отсчета.Формула изобретения Способ измерения положения обьекта, заключающийся в том, что, располагают последовательно источники расходящегося излучения, от них формируют световые потоки излучения со вэаимопересекающимися лучами, направляют потоки на плоскость 5 размещения объекта, между точками пересечения лучей источников с плоскостью размещения обьекта формируют равные элементы, устанавливаЮт в плоскости анализа последовательно расположенные при емники излучения, каждым приемникомпринимают последовательно. излучение от нескольких источников излучения, оптически связанных с ним, преобразуют оптический сигнал в электрический, по числу 15 импульсов сигнала, равному числч элементов разложения, не перекрытых обьектом, определяют геометрический параметр, о тли ча ю щий ся тем, что, с целью расширения области применения, при формировании 20 равных элементов разложения источники иприемники устанавливают относительно плоскости размещения объекта исходяиэ соотношений 25 аВ = О+1;Ьlпй = 1 Й. + 1;Н/Ь = ап где а и Ь - шаги между излучателями и приемниками соответственно;30 Ь и Н - дискретность и диапазон изме.- рения соответственно;1. и 1- расстояния от излучателей и приемников до плоскости размещения обьектасоответственно;В35 а и и - число излучателей и приемниковсоответственно,1 С Ю оставитель О,Мацкевичехред М.Чоргентал Корректор З,Лончаков Тираж Подписноеударстввнного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5