Устройство измерения перемещения

 

Изобретение относится к конт- . рольно-измерительной технике и может быть использовано при измерении линейных и угловых перемещений в устройствах с растровыми сопряжениями различного типа при измерении перемещений с помощью ряда последовательно установленных измерительных одно/ родных мер. Целью изобретения является расширение диапазона и повьшение быстродействия за счет применения множества индикаторных растров, интерполяции измерительных импульсов соседних считывающих систем. Достижение цели обеспечивается тем, что с объектом совмещается измерительный растр 1, а считывание проводится множеством индикаторных растров 2-6, информация с которых снимается блоками 12, 13 ключей путем последовательного подключения к фазометрам 14 и 15, выходные импульсные последовательности подвергаются интерполяции в интерполяторах 16, 17. В фазометрах 14, 15 масштабные операции над квадратурными сигналами осуществляют , в частности, перемножители. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л 00 со 4 Ol

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (58 4 С 01 В 21/00

11 .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3502435/24-28 (22) 18.10.82 (46) 30.08.87. Бюл. № 32 (72) А.А.Гаврилкин (53) 531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 620808, кл. G 01 В 21/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

¹ 744225, кл. G 01 В 21/00, 1974. (54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при измерении ли— нейных и угловых перемещений в устройствах с растровыми сопряжениями различного типа при измерении перемещений с помощью ряда последовательно установленных измерительных одно1

„„ЯЦ„„1334045 д 1 родных мер. Целью изобретения является расширение диапазона и повышение быстродействия за счет применения множества индикаторных растров, интерполяции измерительных импульсов соседних считывающих систем. Достижение цели обеспечивается тем, что с объектом совмещается измерительный растр 1, а считывание проводится множеством индикаторных растров 2 — 6, информация с которых снимается блоками 12, 13 ключей путем последовательного подключения к фазометрам

14 и 15, выходные импульсные последовательности подвергаются интерполяции в интерполяторах 16, 17. В фазометрах 14, 15 масштабные операции над квадратурными сигналами осуществляют, в частности, перемножители.

1 з.п. ф-лы, 3 ил.

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 расшире— ние диапазона и повышение (устродействия за счет применения множества индикаторных растров и интерполяции измерительных импульсов соседних считывающих систем.

На фиг.l представлена блок †схе устройства измерения перемещения; на фиг.2 — блок-схема устройства с раскрытием структуры блока; на фиг.3пример реализации фазового дискриминатора.

Устройство содержит один или несколько измерительных растров 1, ус— танавливаемых на контролируемом объ— екте по оси его перемещения, два или несколько индикаторных растров

2 — 6 с фотопреобразователями 7 — 11, два блока 12, 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 21 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 клн>чей, блок

l2, фазовращатель 14 и интерполятор

16 соединены последовательно, блок

l3, фазовращатель 15 и интерполятор

17 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 пер— вым входом первого сумматора 21(23), цифроаналогового преобразоцателя(ЦАП)

31(32), выход которого соединен с .управляющими входами первого 25 (27) 34045

2 и второго 26 (28) перемножителей, второго реверсивного счетчика 33(34), выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя 31 (32), вход второго реверсивного счетчика 33(34) является управляющим входом дискретного фазовращателя 14(15), а первые входы и выходы сумматоров

21(23) являются его входами и выходами.

Блок 21 датчиков положения и переключения может содержать два или несколько путевых датчиков 35 — 39, синхронизатор 40, переключатели 41, 42, датчики 35 — 39 подключены к синхронизатору 40, выходы которого подключены к переключателям 41, 42, вы— ходы которых являются выходами блока

21, генератор 43 импульсов, подклю— ченный к входам переключателей 41, 42.

Фазовый дискриминатор 18 может содержать два элемента И 44, 45, два триггера 46, 47, подключенных к их выходам, элемент ИЛИ 48, соединенный с выходами триггеров 46, 47, и схему 49 задержки, включенную между выходом 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 измерительного растра 1 и сопряжение с ним нескольких индикаторных растров 2,3,4, установленных на расстоянии друг от друга не больше длины измерительного растра 1, либо установка на объекте нескольких измерительных растров и сопряжение с ними двух индикаторных растров 2, 3 с аналогичной первому случаю установкой растров, при этом индикаторные растры образуют перекрывающие растровые сопряжения с соседними измерительными растрами. Так, например, при движении контролируемого объекта, т.е. при перемещении измерительных растров 1, с выхода фотопреобразователей 7, 8 поступают квадратурные гармонические сигналы, ко— торые через фазовращатели 14, 15 поступают на вход интерполяторов 16, 17, которые формируют счетные измерительные импульсы, цена которых

Й, где c1 — период растрового coll.

1334045 пряжения, n), 4. Интерполяторы 16, 17 вырабатывают сигналы, определяющие направление счета импульсов в зависимости от направления перемещения объ5 екта. В общем случае измерительные импульсы с двух фотопреобразователей

7, 8 являются нефазированными, а величина их фазового рассогласования

ЛЦ пропорциональна величине простран- 10 ственного сдвига периодов растровых сопряжений по оси измерения. Для двух соседних фотопреобразователей шахАЦ =

= )7, при этом фазовое рассогласование интерполяционных счетных импульсов

2 1/2 вЂ, где n — 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

2Х что осуществляется следующим п образом с помощью фазовращателей 14, 15.

На один вход сумматоров 21 и 23 д0 поступают сигналы U„cosset а на вторые их входы — k.U sinut, 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 k x х У сози и вторые гармонические сигналы k U cosset, прошедшие через перемножители 26, 28. (11асштабные опе- 4п рации +k U sinu>t и 11< Б„совий 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.

Счетные измерительные импульсы СИ и СИ поступают с выходов интерполяторов 16, 17 на вход фазового дискриминатора 18, который определяет отставание — опережение импульсных последо55 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 коммутатор

19 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 I 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 достижении йЦ=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 устанавливает свой триггер в единичное состояние, и этот триггер запрещает прохождение импульсов другой последовательности.

Элемент ИЛИ 48 совместно со схемой 49 задержки вырабатывает импульс сброса в нулевое состояние триггеров

46, 47 и подготавливает фазовый дискриминатор к новому циклу. Импульсные сигналы с выхода триггера 46, 47 индицируют знак фазового рассогласования (+ Ц) импульсных последовательностей. Эти импульсы могут быть использованы для выработки ностоянного потенциала 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 через переключатели 41, 42 на соответствующие входы счетчиков 33, 34.

При наличии множества индикаторных растров 2 — 6 и одного измерительного растра l блоки 12, 13 ключей поочередно подключают квадретурные сигналы соседних фотопреобразователей к 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 6 соединен с управляющим входом блока датчиков положения и перемещения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, 1 с целью расширения диалазона и повышения быстродействия измерений, оно

: снабжено дополнительными индикаторными растрами с фотопреобраэователями, двумя блоками ключей, входы и выходы которых соединены соответственно с фотопреобразователями и информационными входами двух дискретных фазовращателей, управляющие входы двух блоков ключей подключены к выходу блока датчиков положения и переключения, двумя интерполяторами, входы которых подключены к выходам двух дискретных фазовращателей, выходы двух интерполяторов соединены с входами 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 двух сумматоров, первые входы и выходы которых являются соответственно входа ми и выходами дискретного фазовращателя, двух перемножителей, выходы которых соединены с вторыми входами первого и второго сумматора, инвертирующего усилителя, вход и выход которого соединены соответственно с первым входом второго сумматора и входом первого перемножителя, вход

35 второго перемножителя соединен с первым входом первого сумматора, цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с управляющими вхо40 дами II epB 0I о и B Top oI o пер емножит елей, реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя, вход реверсивного счетчика является управляющим входом дискретного фазовращателя.

1334045 Составитель Т.Айсин

Редактор M.Öèòêèíà Техред N.Äèäûê Корректор M.Демчик

Ъ

Заказ 3955/40 Тираж 676 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Производственно †полиграфическ предприятие,г.Ужгород„ул.Проектная 4