Преобразователь перемещения в код

(9) 03 М 1/2 ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ В.Герабретение относит ительной технике ано для выдачи и коде о линейно ируемого объект ЗС; на фиг,6 - боты преобраИз аычисл пользоретном контро натам,ся к автоматике и и может быть иснформации в дискм перемещением а по двум коорди вваЬ зобретения - о ействия ина Цель и по сти, быстр д де зователя. На фиг,1 приведена ф схема преобразователя пере на фиг.2 - диаграммы его раб пример выполнения управля тора; на фиг,4 - пример аыпо разователя входного сигнавышение точножности преобранкциональная мещения в код; оты; на фиг.3 - ющего генералнения преоба; на фиг,5 -АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 21) 4861308/24(71) Специальное конструкторское бюро Производственного объединения "Коммунар"(56) Авторское свидетельство СССР М 1149409, кл. Н 03 М 1/24, 1983.Авторское свидетельство СССР М 1170615, кл, Н 03 М 1/24, 1983.54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для выдачи информации а дискретном виде о линейном перемещении контролируемого объекта по двум координатам. Целью изобретения является повышение точности, быстродействия и надежности преобразователя, для чего в преобразователе перемещения в код, содержащем неподвижно установленный из-, лучатель, оптически связанный через .2-образную щель подвижной диафрагмы с неподвижно установленным фотоп риемником, формирователь кода, содержащий два счетчика, дешифратора, четыре регистра, вычислитель-фотоприемник выполнен в аиде линейки прибора с зарядовой связью и управляющего генератора, параллельные участки 2-образной щели диафрагмы выполнены различной ширины, а в формирователь кода введены два счетчика, компаратор, устройство выборки и хранения, два формирователя одиночного импульса, инаертор, два мультиплексора и преобразователь входного сигнала, благодаря чему повышается разрешающая спо-, ф собность и исключаются контактные узлы, имеющие возвратно-поступательное движение, что и обеспечивает достижение цели изобретения, 6 ил. проекция 2-фигуры на Пупрощенный алгоритм ра(ПЗС) 4,управляющий генератор 5, преобразователь входного сигнала 6, компаратор 7,устройство выборки и хранения 8, дешифратор 9, первый счетчик 10, второй счетчик 11,третий счетчик 12, первый формировательодиночного импульса 13, инвертор 14, чет"аертый .счетчик 15, второй формировательодиночного импульса 16, первый 17 и второй 18 мультиплексоры, первый 19, второй20, третий 21, четвертый 22 регистры, вычислитель 23,Преобразователь перемещения в код работает следующим образом.Изображение К-фигуры, подсвеченное источником 1 через линзу З,проектируется на линейку прибора сзарядовой связью (ПЗС) 4, При нахождении Е-фигуры в исходном положении относительно линейки ПЗС на ней будут три освещенных участка, один из которых широкий, а два другие - узкие (см, Фиг.5), При смещении диафрагмы с Е-образной щелью по оси Х могут наблюдаться следующие случаи:- три освещенных участка, один из которых широкий и два узких;- два узких;- один узкий, а другой широкий, При смещении диафрагмы с 2-образной щелью по оси т будут наблюдаться такие же случаи, что и по оси Х и, кроме того, будет изменяться расстояние между освещенными участками,Различная ширина параллельных участков Е-образной щели позволяет определять в какую сторону по оси Х смещен контролируемый объект,После включения питания и подачи управляющих сигналов на входе ПЗС с управляющего генератора 5 в соответствии с Фиг,2.1, 2,2, 2.3, 2,4, 2.5 обозначены как ИФ 1 - напряжение первой фазы, ИФ 2 - напряжение второй Фазы ИФЗ - напряжение третьей фазы, Итн - напряжение импульса накопления, Итр - напряжение импульса разрешения. Выходной сигнал с выхода ПЗС (см. Фиг.2,8) представляет собой последовательность импульсов,. Формирующихся в такт с третьей фазой ИФЗ управляющего генератора 5 количество импульсов, например для 120 ОЦЛ 2 составляет 2064.увеличенная амплитуда импульсов соответствует освещенным участкам ПЗС, Так как ширина щели диафрагмы значительно шире, чем одна ячейка ПЗС, то выходной сигнал ПЗС содержит несколько импульсов с увеличенной амплитудой. В нашем случае (см, Фиг,2,8) выходной сигнал ПЗС при узкой щели содержит по четыре импульса и при широкой - восемь импульсов.Выхадной сигнал ПЗС поступает на вход преобразователя входного сигнала 6, где он усиливается (см. Фиг.4) и производится его привязка к нулю. Затем, пройдя через фильтр НЧформируется сигнал (см. Фиг,2.9).Привязка вйходного сигнала ПЗС к нулю производится для того, чтобы убрать постоянную составляющую. сигнала Ифона (см, фиг.2,8). Привязка сигнала происходит следующим образом. Сигнал третьей фазы с управляющего генератора ПЗС 5 с выхода 1.(смфиг.2.3) поступает на вход преобразователя входного сигнала 6 (см, фиг.2.4) и через инвертор 49 поступает на вход одновибра тора 50, на выходе формируются импульсы,которые во времени 12-1 з (Фиг,2.6) управляют замыканием ключа 52. Конденсатор 51 при этом заряжается входным сигналом до напряжения Ифона. Во времени тз - т 4 выход- "О ной сигнал ПЗС будет изменяться относительно напряжения на конденсаторе 51, ключ 52 при этом разомкнут, На входе фильтра 53 формируется сигнал относительно нуля.Прибор с зарядовой связью 4, например, 12 ООЦЛ 2 содержит 2064 Фоточувствительных ячеек, 48 из которых закрыты и служат для отсчета уровня черного в строке, Выходной сигнал с выхода преобразователя 20 входного сигнала 6, поступает на первый. вход компаратора 7, на второй вход которого поступает запомненный сигнал уровня "черного", т,е. уровень напряжения темновых ячеек ПЗС. Для этого в начале цикла 25 устройство выборки и хранения 8 следит завходным сигналом, счетчик 11 считает импульсы, поступающие с первого выхода управляющего генератора, и после 48 импульса через дешифратор 9 выдается ко манда устройству выборки и хранения 8 назапоминание напряжения уровня Ит "черного". Для повышения помехоустойчивости напряжение Ит усиливается и подается на второй вход компаратора 7. Входное напря жение сравнивается с пороговым Ит и навыходе компаратора. образуются импульсц, длительность которых пропорциональна ширине освещенных участков ПЗС. Количество импульсов, если Е-фигура находится в 40 исходном положении относительно центраПЗС, будет три два узких и один широкий.Импульсы с выхода компаратора 7 поступают на счетный вход счетчика 12 и через инвертор 14 на счетный вход счетчика 15, 45 При поступлении переднего фронта первогоимпульса срабатывает счетчик 12 и устанавливает адрес на входе мультиплексора 17, и одновременно по переднему фронту этого же импульса срабатывает формирователь 50, одиночного импульса и через мультиплексор происходит запись кода Н 1, который насчитал счетчик 10, в первый регистр 19, По заднему Фронту с помощью счетчика 15 формирователя 16 и мультиплексора 18 проис-.55 ходит запись во второй регистр 20 кода Н 2,Аналогично по переднему фронту второго импульса произойдет запись в третий регистр 21 кода НЗ, который насчитал счетчик 10 до момента прихода второго импульса, и по заднему фронту в четвертый регистр 22Н 4. Таким образом, в первом регистре записан код Н 1, соответствующий длительностиот начала отсчета до переднего фронта первого импульса, во втором регистре код Н 2от начала отсчета до заднего фронта первого импульса, в третьем регистре НЗ до переднего фронта второго импульса и вчетвертом регистре Н 4 до заднего фронтавторого импульса. Каждый импульс третьейфазы строго привязан к ячейкам ПЗС,портому в качестве счета счетчиком 10 используется третья фаза управляющего генератора.Информация о наличии третьего импульсаесли он присутствует является избыточной,Полученные коды Н 1, Н 2, НЗ, Н 4 для абработки информации поступает в вычислитель 23,где производятся вычисления всоответствии с алгоритмом, приведеннымна фиг.6,Предложим (см, фиг.5), что проекция Ефигуры на ПЗС в исходном состоянии, Еепараметры следующие; Первая узкая полоса, ее середина находится на А - ячейкеПЗС, вторая узкая полоса находится на Б -ячейке, третья широкая находится на С - 25ячейке. При смещении плоскости с Е-фигурой необходимо определять параметры отклонения по осям Х, У. При этом ширинупервой и второй узких полос обозначим через ЬА, ЬБ и Ь АЬ = Б, Широкая полоса ЗОравна С. Расстояния Б-А - С - Б. При наличии информации в первом и втором регистрах и при наличии узкой полосы смещенияпо оси Х равно НхНх Н 2+ Н 1 А (1)где - расстояние до середины полосы.При наличии широкой полосыНх= С Н 2 + Н 1 (2)2 40При наличии информации в первом, втором, третьем и четвертом регистрах и наличии двух узких полос Нх и Ну определяютсяс учетом того, что смещение по оси У ЬУпропорционально изменениям по оси Х ЬХ 45 Нх Н 2+Н 1 А (3)Н 4+ НЗ Н 2 + Н 1 (42 250При наличии одной широкой полосыНх= С -(5)Н С - Б (6)2 255Таким образом, изобретение позволяет повысить точность, которая определяется разрешающей способностью ПЗС, например, при длине линейки ПЗС 24 мм и количество ячеек 2000, одна ячейка составляет 0,012 мм, при этом разрешающая способность составить 0,05. В то же время потенциометры могут обеспечить разрешающую способность 1, Изобретения позволяет повысить считывание информации за счет исключения механических движений, а также повысить надежность,Ф ор мул а и з обре те н и я Преобразователь перемещения в код, содержащий неподвижно установленный излучатель, оптически связанный через Е- образную щель подвижной диафрагмы с неподвижно установленным фотоприемником, выход которого соединен с первым входом формирователя кода, содержащего первый счетчик, второй счетчик, выходы которого соединены с входами дешифратора, четыре регистра, выходы которых соединены с входами вычислителя, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и надежности преобразователя, в нем фотоприемник выполнен в виде линейки прибора с зарядовой связью и управляющего генератора, параллельные участки Е-образной щели диафрагмы выполнены различной ширины, а в формирователь кода введены третий и четвертый счетчики, компаратор, устройство выборки и хранения, два формирователя одиночного импульса, инвертор, два мультиплексора и преобразователь входного сигнала, первый вход которого является первым входом формирователя кода, второй вход подключен к первому выходу управляющего генератора и к счетным входам первого и второго счетчиков, второй выход управляющего генератора соединен с входами обнуления счетчиков, группа выходов управляющего генератора соединена с входами линейки прибора с зарядовой связью, выход преобразователя входного сигнала соединен с первыми входами компаратора и устройства выборки и хранения, второй вход которого подключен к выходу дешифратора, а выход соединен с вторым входом компаратора, выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика, входом первого формирователя одиночного импульса и входом инвертора, выход которого соединен со счетным входом четвертого счетчика и входом второго формирователя одиночного импульса, выходы третьего и четвертого счетчиков соединены с адресными входами соответственно первого и второго мультиплексоров, информационные входы которых подключены к выходам одноименных формирователей одиночного импульса, выходы первого счетчика соединены1829116 пзс с информационными входами регистров, управляющие входы которых подключены к соответствующим выходам мультиплексоров.1829116 ОЛДПК Мод Л,Ь,С, ЬС и 6 ФЮ игФ 8 изИ нмэй остввитель А, Кр ехред М.Моргента лаа едактор С, Кулако А. Козо Коррек Тираж Подписноеенного комйтета по изобретениям и открытиям при ГК 13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ьский комбинат "П т", г. Уж род, ул.Гага изводственно-иэдэ каз 2480 ВНИИПИ Государст