RU1795706C - Photoelectric position converter - Google Patents
Photoelectric position converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU1795706C RU1795706C SU4852780A SU4852780A RU1795706C RU 1795706 C RU1795706 C RU 1795706C SU 4852780 A SU4852780 A SU 4852780A SU 4852780 A SU4852780 A SU 4852780A RU 1795706 C RU1795706 C RU 1795706C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- inputs
- shaper
- code
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерительным преобразователям положения, и может быть использовано в измерительных системах станков с числовым программным управлением, в координатно-измерительных машинах, средствах контроля крупногабаритных изделий. The invention relates to measuring equipment, in particular to position measuring transducers, and can be used in measuring systems of numerically controlled machines, in coordinate measuring machines, and large-sized product monitoring tools.
Известен фотоэлектрический преобразователь положения (ФЭПП), содержащий подвижный и неподвижный элементы-меры, на которых нанесены растровые дорожки и маски в виде рисунка из набора щелей, а также дополнительная маска в виде рисунка на одной из мер, идентично рисунку первой маски, на другую меру нанесен рисунок негативный по отношению к первой маске, что позволяет определять положение подвижного элемента меры относительно неподвижного только в точках нулевого отсчета. Known photoelectric position transducer (FEPP), containing movable and fixed elements-measures on which raster paths and masks are applied in the form of a picture from a set of slots, as well as an additional mask in the form of a picture on one of the measures, is identical to the picture of the first mask, to another measure a negative pattern is applied to the first mask, which allows one to determine the position of the moving element of the measure relative to the stationary one only at zero points.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является ФЭПП, принятый нами за прототип, на основе линейки с кодовой шкалой. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is FEPP, which we adopted as a prototype, based on a ruler with a code scale.
Фотоэлектрический преобразователь положения содержит оптически сопряженные источник излучения, объектив, фотоприемное устройство, кодовую шкалу и блок обработки сигналов с фотоприемного устройства. Для преобразования линейного перемещения все поле кодовой шкалы разбивается на линейные дорожки, каждая из которых несет свое весовое значение о величине перемещения. The photoelectric position transmitter comprises an optically coupled radiation source, a lens, a photodetector, a code scale, and a signal processing unit from a photodetector. To convert linear displacement, the entire field of the code scale is divided into linear tracks, each of which carries its own weight value about the displacement value.
При считывании информации с кодовой шкалы считывающие элементы располагаются по прямой, перпендикулярной к линейным кодовым дорожкам. При перемещении шкалы считывающие элементы фиксируют под ними коды нулей и единиц. When reading information from the code scale, the reading elements are arranged in a straight line perpendicular to the linear code tracks. When moving the scale, reading elements fix codes of zeros and ones under them.
Считывание информации с кодовой шкалы может приводит к большим ошибкам, так как при двоичной кодовой шкале два соседних числа могут различаться значениями всех своих разрядов. Reading information from the code scale can lead to big errors, since with a binary code scale two adjacent numbers can differ in the values of all their bits.
Минимальная дискретность измерений линейных перемещений по прототипу определяется линейными размерами ее младшего разряда кодовой шкалы линейки. The minimum discreteness of linear displacement measurements according to the prototype is determined by the linear dimensions of its least significant bit of the code scale of the line.
Увеличение диапазона измерений линейных перемещений влечет за собой увеличение количества нанесенных на линейку кодовых разрядов. An increase in the range of measurements of linear displacements entails an increase in the number of code bits applied to the line.
Как уменьшение дискретности линейных измерений, так и увеличение диапазона линейных измерений вызывают как существенные технологические трудности изготовления линейки с кодовой шкалой, так и трудности съема информации. Both a decrease in the discreteness of linear measurements and an increase in the range of linear measurements cause both significant technological difficulties in manufacturing a ruler with a code scale and difficulties in acquiring information.
Недостатком известного ФЭПП является высокая трудоемкость изготовления линейки с кодовой шкалой для измерения больших расстояний и сложность съема достоверной информации с нее. A disadvantage of the known FEPP is the high complexity of manufacturing a ruler with a code scale for measuring large distances and the difficulty of acquiring reliable information from it.
Цель изобретения упрощение, достоверность и надежность работы ФЭПП. The purpose of the invention is the simplification, reliability and reliability of FEPP.
Указанная цель достигается тем, что ФЭПП, содержащем оптически сопряженные источник излучения, объектив, линейку с кодовой шкалой, фотоприемное устройство и блок обработки сигналов, кодовая шкала линейки выполнена в виде оптически прозрачных марок, расположенных на линейке с шагом менее половины входной апертуры фотоприемного устройства, и сочетания оптически прозрачных и непрозрачных участков между марками, оптическая плотность которых отлична от оптической плотности марок, а фотоприемное устройство выполнено в виде линейной многоэлементной фоточувствительной линейки (ЛФЭ), соединенной с блоком обработки сигналов, состоящим из формирователя видеосигнала, источника опорных напряжений, четырех ключей, двух компараторов, формирователя одиночных импульсов, трех делителей частоты, четырех триггеров, двух счетчиков импульсов, сдвигового регистра и элемента ИЛИ, в котором первый выход формирователя видеосигнала соединен с первыми входами первого и второго компараторов, вторые входы которых соединены с выходами источника опорных напряжений, выход первого компаратора соединен с первым входом формирователя одиночных импульсов, выход второго компаратора соединен с первым входом сдвигового регистра, второй выход формирователя видеосигнала соединен с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого триггеров, первым входом первого счетчика импульсов и вторым входом формирователя одиночных импульсов, третий выход формирователя видеосигнала соединен с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого ключей, выход четвертого ключа соединен с первым входом второго счетчика импульсов, выход первого ключа соединен с первым входом первого делителя частоты, выход формирователя одиночных импульсов соединен с первыми входами элемента ИЛИ, второго и третьего делителей частоты, вторыми входами второго триггера, первого делителя частоты и сдвигового регистра, выход которого соединен с вторым входом второго счетчика импульсов, выход третьего делителя частоты соединен с вторыми входами первого, третьего и четвертого триггеров и третьими входами второго счетчика импульсов, выход первого делителя частоты соединен с третьими входами второго и третьего триггеров, выхода второго и третьего триггеров соединены и вторыми входами соответственно первого и третьего ключей, выход третьего ключа соединен с вторым входом делителя частоты, выход которого соединен с вторым входом третьего делителя частоты и третьим входом сдвигового регистра, выход элемента ИЛИ соединен с третьим входом первого триггера, выход которого соединен с вторым входом второго ключа, выход второго ключа соединен с вторым входом первого счетчика импульсов, выход которого соединен с третьим входом четвертого триггера и вторым входом элемента ИЛИ, выход четвертого триггера соединен с вторым входом четвертого ключа. This goal is achieved by the fact that the FEPP, containing an optically coupled radiation source, a lens, a ruler with a code scale, a photodetector and a signal processing unit, the code scale of the line is made in the form of optically transparent marks located on the ruler with a pitch of less than half the input aperture of the photodetector, and combinations of optically transparent and opaque sections between brands, the optical density of which is different from the optical density of the brands, and the photodetector is made in the form of a linear multie a photosensitive array element (LFE) connected to a signal processing unit consisting of a video signal shaper, a reference voltage source, four keys, two comparators, a single pulse shaper, three frequency dividers, four triggers, two pulse counters, a shift register and an OR element, in wherein the first output of the video shaper is connected to the first inputs of the first and second comparators, the second inputs of which are connected to the outputs of the reference voltage source, the output of the first comparator connected to the first input of the single pulse shaper, the output of the second comparator is connected to the first input of the shift register, the second output of the video shaper is connected to the first inputs of the first, second, third and fourth triggers, the first input of the first pulse counter and the second input of the shaper, the third output of the shaper the video signal is connected to the first inputs of the first, second, third and fourth keys, the output of the fourth key is connected to the first input of the second pulse counter, the output the first key is connected to the first input of the first frequency divider, the output of the single pulse shaper is connected to the first inputs of the OR element, the second and third frequency dividers, the second inputs of the second trigger, the first frequency divider and the shift register, the output of which is connected to the second input of the second pulse counter, the output the third frequency divider is connected to the second inputs of the first, third and fourth triggers and the third inputs of the second pulse counter, the output of the first frequency divider is connected to the third inputs and the second and third triggers, the outputs of the second and third triggers are connected by the second inputs of the first and third keys, respectively, the output of the third key is connected to the second input of the frequency divider, the output of which is connected to the second input of the third frequency divider and the third input of the shift register, the output of the OR element is connected with the third input of the first trigger, the output of which is connected to the second input of the second key, the output of the second key is connected to the second input of the first pulse counter, the output of which is connected to the third input the second trigger and the second input of the OR element, the output of the fourth trigger is connected to the second input of the fourth key.
Упрощение предлагаемого ФЭПП вытекает из следующего. The simplification of the proposed FEPP follows from the following.
Разрешающая способность линейки, изготовленной по прототипу, определяется геометрическими размерами младшего разряда линейки с кодовой шкалой, последующее нанесение разрядов увеличивает диапазон измерений ФЭПП и все разряды линейки являются измерительными и, следовательно, требуют одинаковой точности их нанесения и взаимного расположения. Размещающая способность предлагаемого ФЭПП определяется геометрической величиной ячейки фотоприемного устройства и точностью выполнения шага марок. Код местоположения марки не является непосредственно измерительным и не влияет на точность измерений. Точность нанесения кода определяется лишь возможностью снятия информации о нем. Следовательно, снижение точности упрощает изготовление кодовой линейки, направляющих перемещения, индикаторной головки включающий в себя источник излучения, объектив и фотоприемное устройство. Минимальный геометрический размер прозрачной и непрозрачной частей, располагающихся в промежутках между марками определяется величиной промежутка между марками, входной апертурой ЛФЭ и числом разрядов кода местоположения марки, в котором отражено целое число шагов марок, расположенных до начала ЛФЭ. The resolution of the prototype ruler is determined by the geometric dimensions of the least significant bit of the ruler with a code scale, subsequent application of the digits increases the FEPP measurement range and all the digits of the ruler are measuring and, therefore, require the same accuracy of their deposition and relative position. The placement capacity of the proposed FEPP is determined by the geometric size of the cell of the photodetector and the accuracy of the step marks. The brand location code is not directly measuring and does not affect the accuracy of measurements. The accuracy of applying the code is determined only by the ability to remove information about it. Therefore, a decrease in accuracy simplifies the manufacture of a code line, guides for movement, an indicator head including a radiation source, a lens, and a photodetector. The minimum geometric size of the transparent and opaque parts located between the grades is determined by the size of the gap between the grades, the input aperture of the LFE and the number of digits of the brand location code, which reflects the integer number of steps of the marks located before the beginning of the LFE.
Измерение на участке кодовой линейки менее одного шага производится с дискретностью геометрической величины ячейки ЛФЭ. Measurement on a portion of the code line of less than one step is performed with discreteness of the geometric value of the LFE cell.
Повышение достоверности и надежности работы ФЭПП обеспечивается упрощением регулировки и юстировки его, взаимозаменяемостью линеек и индикаторных головок, устойчивостью параметров ФЭПП и сохранением точности измерений при износе подвижных частей, это характеризует надежность и долговечность работы. Improving the reliability and reliability of the FEPP is ensured by simplifying its adjustment and adjustment, the interchangeability of rulers and indicator heads, the stability of the FEPP parameters and the preservation of measurement accuracy when the moving parts are worn, this characterizes the reliability and durability of the work.
На фиг. 1 показана функциональная схема фотоэлектрического преобразователя положения; на фиг.2 одно из фиксированных положений линейного многоэлементного фотоприемного устройства относительно линейки и сигналы на элементах блока обработки сигналов; на фиг.3 механизм выполнения марок и кода их местоположения на линейке. In FIG. 1 shows a functional diagram of a photoelectric position transmitter; figure 2 one of the fixed positions of the linear multi-element photodetector relative to the line and the signals on the elements of the signal processing unit; figure 3 mechanism for the implementation of the marks and the code of their location on the line.
Фотоэлектрический преобразователь положения (фиг.1) содержит оптические сопряженные между собой источник излучения 1, объектив 2, неподвижную, в рассматриваемом варианте, линейку 3 с кодовой шкалой, выполненной в виде оптически прозрачных марок, расположенных с шагом менее половины входной апертуры фотоприемного устройства 4 и сочетания оптически прозрачных и непрозрачных участков между марками, оптическая плотность которых отлична от оптической плотности марок и фотоприемное устройство, выполненное в виде многоэлементной фоточувствительной линейки, например, линейного прибора с зарядовой связью (ПЗС), соединенный с блоком 5 обработки сигналов с входящим в него формирователем 6 видеосигнала, первый выход которого соединен с первыми входами первого 7 и второго 8 компараторов, вторые входы компараторов 7 и 8 соединены с выходами источника 9 опорных напряжений, выход компаратора 7 соединен с первым входом формирователя 10 одиночных импульсов, выход компаратора 8 соединен с первым входом сдвигового регистра 11, второй выход формирователя 6 видеосигнала соединен с первыми входами первого 12, второго 13, третьего 14 и четвертого 15 триггеров, первым входом первого счетчика 16 импульсов и вторым входом формирователя 10 одиночных импульсов, третий выход формирователя 6 видеосигнала соединен с первыми входами первого 17, второго 18, третьего 19 и четвертого 20 ключей, выход четвертого ключа 20 соединен с первым входом второго счетчика 21 импульсов, выход первого ключа 17 соединен с первым входом первого делителя 22 частоты, выход формирователя 10 одиночных импульсов соединен с первым входом элемента ИЛИ и вторыми входами второго триггера 13, первого делителя 22 частоты и первыми входами второго 24 и третьего 25 делителей частоты, выход третьего делителя 25 частоты соединен с вторыми входами первого 12, третьего 14 и четвертого 15 триггеров, третьим входом второго счетчика 21 импульсов, выход сдвигового регистра 11 соединен с вторым входом второго счетчика 21 импульсов, выход первого делителя 22 частоты соединен с третьими входами второго 13 и третьего 14 триггеров, выходы второго 13 и третьего 14 триггеров соединены с вторыми входами соответственно первого 17 и третьего 19 ключей, выход третьего ключа 19 соединен с вторым входом второго делителя 24 частоты, выход которого соединен с вторым входом третьего делителя 25 частоты и третьим входом сдвигового регистра 11, выход элемента ИЛИ 23 соединен с третьим входом первого триггера 12, выход которого соединен с вторым входом второго ключа 18, выход второго ключа 18 соединен с вторым входом первого счетчика 16 импульсов, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 23 и третьим входом четвертого триггера 15, выход которого соединен с вторым входом четвертого ключа 20. The photoelectric position transmitter (Fig. 1) contains optical conjugated to each other a
Работает ФЭПП следующим образом. FEPP works as follows.
При перемещении индикаторной головки, элементы 1, 2, 4, относительно неподвижной кодовой линейки 3 на фоточувствительных ячейках ЛФЭ, например, прибора с зарядовой связью (ПЗС) формируются заряды в соответствии с оптически прозрачными марками и оптически прозрачными и непрозрачными участками между марками, несущими информацию о местоположении марок и взаимоположении ПЗС и кодовой линейки (фиг.2). Марки, коды местоположения марок и видеосигнал от них показаны условно для рассматривания принципа работы ФЭПП. When the indicator head,
Заряды ПЗС преобразуются формирователем 6 в видеосигнал (фиг.2, а), отражающий оптически прозрачные марки, имеющий большую амплитуду напряжения по отношению к сигналам оптически прозрачных участков между марками. CCD charges are converted by the
С первого выхода формирователя 6 видеосигнал подается на входы первого 7 и второго 8 компараторов на другие их входы от источника напряжений 9 подаются опорные напряжения разной величины U01, U02, позволяющие селектировать сигналы от марок и от кодов местоположения марок по амплитуде напряжения.From the first output of the
В результате селекции на выходе компаратора 8 формируются импульсные последовательности от полного видеосигнала (фиг.2,г). As a result of selection at the output of comparator 8, pulse sequences from a complete video signal are formed (Fig. 2, g).
На выходе компаратора 7 формируются сигналы от марок линейки (фиг.2,д). At the output of the comparator 7, signals from the marks of the line are formed (Fig. 2, d).
Со второго выхода формирователя 6 видеосигнала одиночный импульс (фиг.2, б) соответствующий, например, сигналу затвора разрешающего (Uзр) для ПЗС (К 1200 ЦЛ 1), устанавливает исходное состояние формирователя 10 одиночных импульсов, первого триггера 12 (фиг.2,л), управляющего вторым ключом 18, второго 13, третьего 14 и четвертого 15 триггеров и записывает в первый счетчик 16 импульсов число N, установленное на его входах (замыканием на "корпус" и +Uи.п., D-входы счетчиков) на фиг.1 не показано.From the second output of the
Записанное N число соответствует числу дискретности, укладывающихся в геометрический размер шага марок I. The recorded N number corresponds to the number of discreteness that fit into the geometric step size of marks I.
На вторые входы первого 17, второго 18, третьего 19 и четвертого 20 ключей подают тактовые импульсы (ТИ) с третьего выхода формирователя 6 видеосигнала, соответствующего сигналу третьей фазы (Uфз) ПЗС (К 1200 ЦЛ1) (фиг. 2,в).The second inputs of the first 17, second 18, third 19 and fourth 20 keys are supplied with clock pulses (TI) from the third output of the
Для взаимного расположения линейки с кодовой шкалой 3 и многоэлементного фотоприемного устройства (ПЗС) 40 показанного на фиг.2, шаг марок I равен
I Ix + I изм где Ix расстояние, равное смещению начала ПЗС от начала линейки или от начала марки;
Iизм расстояние измеренное от начала ПЗС до начала первой марки.For the relative positioning of the ruler with the
II x + I meas. Where I x is the distance equal to the offset of the beginning of the CCD from the beginning of the line or from the beginning of the mark;
I edited distance measured from the beginning of the CCD prior to the first mark.
Число N равно сумме двух чисел
N Nx + Nизм. где Nx число дискретностей, укладывающихся в расстоянии Ix;
Nизм. число дискретностей, укладывающихся в измеряемом расстоянии Iизм.The number N is equal to the sum of two numbers
NN x + N meas . where N x is the number of discrepancies falling within the distance I x ;
N meas. the number of discontinuities within the measured distance I rev .
Начало линейки 3 и начало первой ячейки ЛФЭ 4 должны быть совмещены. Начальным импульсом опроса ПЗС (фиг.2,б) выход первого триггера 12 устанавливается в единичное состояние (фиг.2,л), которое размещает прохождение ТИ через второй ключ 18 на вычитающий вход реверсивного счетчика 16 импульсов (фиг.2,м). The beginning of
По приходу первого импульса с первого компаратора 7 (фиг.2,д) срабатывает формирователь 10 одиночных импульсов и вырабатывает на выходе короткий по дальности импульс (фиг.2,ж), который пройдя элемент ИЛИ 23 сбрасывает первый триггер 12, запрещая прохождение ТИ на вход первого счетчика 16 импульсов через второй ключ 18. Upon the arrival of the first pulse from the first comparator 7 (Fig. 2, e), the single-pulse generator 10 is triggered and generates a short-range pulse (Fig. 2, g) at the output, which, having passed the
Импульсом с выхода формирователя 10 одиночных импульсов сбрасывается в нулевое состояние первый 22, второй 24, третий 25 делители частоты и сдвиговый регистр 11 и устанавливается в единичное состояние второй триггер 13 (фиг. 2, р), разрешающий прохождение ТИ через первый ключ 17 на вход первого делителя 22 частоты. Восьмым импульсом с выхода первого делителя 22 частоты (фиг.2,с) сбрасывается второй триггер 13 (фиг.2,р) и устанавливается в единичное состояние третий триггер 14 (фиг.2,т), разрешая своим выходным уровнем прохождение ТИ через третий ключ 19 на вход второго делителя 24 частоты. The pulse from the output of the shaper 10 of single pulses is reset to zero state the first 22, second 24, third 25 frequency dividers and shift register 11 and is set to a single state second trigger 13 (Fig. 2, p), allowing the passage of TI through the first key 17 to the input the
На выходе второго делителя 24 частоты вырабатывается импульсная последовательность с делением входных ТИ на 16 (фиг.2,е), которая поступает на сдвиговый регистр 11, на другой его вход поступает последовательность импульсов с выхода второго компаратора 8 (фиг.2,г). At the output of the second frequency divider 24, a pulse sequence is generated with dividing the input TI by 16 (Fig.2, e), which is fed to the shift register 11, its other input receives a pulse sequence from the output of the second comparator 8 (Fig.2, g).
Импульсы на выходе второго делителя 24 частоты (фиг.2,е) по длительности меньше чем импульсы на выходе второго компаратора 8 (фиг.2,н) и совмещены по времени, приблизительно со срединой их. The pulses at the output of the second frequency divider 24 (FIG. 2, f) are shorter in duration than the pulses at the output of the second comparator 8 (FIG. 2, n) and are aligned in time, approximately with their middle.
Число импульсов на выходе второго делителя 24 частоты (фиг.2,е) соответствует числу разрядов двоично-десятичного кода местоположения марок. Для нашего случая таких разрядов 24. The number of pulses at the output of the second frequency divider 24 (Fig.2, e) corresponds to the number of bits of the binary-decimal code location marks. For our case, there are 24 such discharges.
Информация с выхода второго компаратора 8 (фиг.2,г) с помощью выходных импульсов со второго делителя 24 частоты занесется в сдвиговый регистр 11. Импульсная последовательность с выхода второго делителя 24 частоты (фиг.2,е) поступает на вход третьего делителя 25 частоты с коэффициентом деления 24 (фиг.2,и), 24-ым импульсом на выходе третьего делителя 25 частоты информация с выхода сдвигового регистра 11 в параллельном коде занесется во второй счетчик 21 импульсов по D-входам. Этим же импульсом сбрасывается третий триггер 14 (фиг.2,т) и устанавливаются в единичное состояние первый триггер 12 (фиг.2,л) и четвертый триггер 15 (фиг.2,н). В результате чего второй ключ 18 пройдет ТИ (фиг.2,м) на вход первого реверсивного счетчика 16 импульсов и через четвертый ключ 20 пройдут ТИ (фиг.2,п) на вход второго счетчика 21. Количество поступивших ТИ на входы счетчиков равно Nx дискретностей и последним импульсом Nx дискретности с выхода реверсивного первого счетчика 16 (сигнал "Заем") (фиг. 2,к) первый 12 и четвертый 15 триггера сбрасываются, запрещая прохождение ТИ через второй 18 и четвертый 20 ключи на входы первого 16 и второго 21 счетчиков импульсов ТИ.Information from the output of the second comparator 8 (Fig.2, d) using the output pulses from the second frequency divider 24 is entered into the shift register 11. The pulse sequence from the output of the second frequency divider 24 (Fig.2, e) is fed to the input of the third frequency divider 25 with the division ratio 24 (Fig. 2, i), the 24th pulse at the output of the third frequency divider 25, the information from the output of the shift register 11 in the parallel code is entered into the
В счетчике 25 импульсов информация о коде местоположения марки ранее занесенная в параллельном коде с сдвигового регистра 11 уже была занесена и к ней и по его счетному входу с выхода четвертого ключа поступит Nx импульсов (дискретностей), соответствующих расстоянию Ix. Таким образом во вором счетчике 21 импульсов сосредоточивается полная информация о местоположении измерительной головки.In the counter 25 pulses, information about the brand location code previously entered in the parallel code from the shift register 11 has already been entered and N x pulses (discretencies) corresponding to the distance I x will be received from it and its counting input from the output of the fourth key. In this way, complete information about the location of the measuring head is concentrated in the
Шаг выполнения марок менее половины входной апертуры ЛФЭ необходим для снятия информации о местоположении марки при любом положении измерительной головки. The step of making marks of less than half of the input aperture of the LFE is necessary to remove information about the location of the mark at any position of the measuring head.
Использование в ФЭПП линейной многоэлементной фоточувствительной линейки ПЗС типа К 1200 ЦЛ1 с выходной апертурой 15 мкм и дискретностью ячейки 15 мкм позволяет выбрать шаг марок. The use of a linear multielement photosensitive CCD type K 1200 TsL1 line at FEPP with an output aperture of 15 μm and a cell resolution of 15 μm allows you to choose the pitch of the grades.
I 6 мм (0,4 входной апертуры ПЗС).
Выбранный шаг марок соответствует 400 ячейкам ПЗС. Марка и 24 разряда кода составляют 25 секторов на одном шаге. The selected stamp pitch corresponds to 400 CCD cells. Mark and 24 bits of code comprise 25 sectors at one step.
Каждому сектору соответствует 400/2516 ячеек ПЗС. Each sector corresponds to 400/2516 CCD cells.
Ширина одного сектора 16 яч. х 15 мкм0,24 мм. The width of one sector is 16 cells. x 15 μm 0.24 mm.
Механизм выполнения марок и кода их местоположения на линейке показан на фиг.3. The execution mechanism of the marks and the code of their location on the line is shown in Fig.3.
Для положения 1 ПЗС в ФЭПП измеряется расстояние Ix1.For
Для положения 2 ПЗС ФЭПП измеряется расстояние Ix2 и суммируется с ним один шаг марок линейки, код которого размещен после второй марки.For
Для положения 3 ПЗС в ФЭПП измеряется расстояние Ix3 и суммируется с ним два шага марок линейки, код которых размещен после третьей марки.For
Третий и четвертый шаг марок линейки показан более подробно с указанием размеров, младших и старших разрядов двоично-десятичного кода. The third and fourth step of the marks of the line is shown in more detail with the indication of the sizes, low and high digits of the binary-decimal code.
Коды местоположения марок находятся справа от марки для указанной линейки. Brand location codes are located to the right of the brand for the specified line.
Код местоположения 1-й марки 000000
2-ой марки 000006
3-ей марки 000012
4-ой марки 000018
5-ой марки 000024
6-ой марки 000030 и т.д.Location code 1st brand 000000
2nd mark 000006
3rd grade 000012
4th mark 000018
5th mark 000024
6th grade 000030, etc.
Расположение кода справа от марки обеспечивает измерение расстояния Ix I Iизм и снятие информации о местоположении марки (кода).The location of the code to the right of the brand provides the measurement of the distance I x II ism and the removal of information about the location of the brand (code).
Если в апертуру ПЗС попадают два целых шага и Ix 0, то код местоположения марки определяется по первому шагу. При изменении шага марок на линейке будет изменяться и код местоположения их.If two integer steps and I x 0 fall into the CCD aperture, then the mark location code is determined by the first step. When changing the pitch of the marks on the ruler, their location code will also change.
Блок обработки сигналов можно реализовать на следующих элементах. В формирователе 6 видеосигнала формируются сигналы (импульсные и постоянные) для работы ПЗС (К 1200 ЦЛ1). The signal processing unit can be implemented on the following elements. In the
Импульсные сигналы первой Uф1, второй Uф2, третьей Uф3, фотозатвора Uзф, разрешающего затвора Uзр, затвора сброса UзR и усиления видеосигнала можно реализовать по известным схемам.The pulsed signals of the first U f1 , second U f2 , third U f3 , photo shutter U sf , permitting shutter U sp , reset shutter U s R and video signal amplification can be implemented according to known schemes.
Компараторы 7, 8 можно выполнить на МС К 554 СА3. Comparators 7, 8 can be performed on MS K 554 CA3.
Формирователь 10 одиночных импульсов (ФОИ) можно выполнить на RS-4триггере и схеме И. Вначале ФОИ по R-входу сбрасывается (исходное состояние). Импульс с первого компаратора 7 поступает на S-вход RS-триггера и на вход схемы И. На другой вход схемы И подается разрешающий потенциал с инверсного выхода RS-триггера. При опрокидывании RS-триггера по S-входу на инверсном выходе его формируется запрещающий уровень для элемента И и на выходе формируется малой длительности одиночный импульс. На последующие поступления импульсов на S-вход формирования импульсов не происходит. Shaper 10 single pulses (FOI) can be performed on the RS-4 trigger and circuit I. Initially, the FOI on the R-input is reset (initial state). The pulse from the first comparator 7 is fed to the S-input of the RS-flip-flop and to the input of the circuit I. To the other input of the circuit And the resolving potential is supplied from the inverse output of the RS-flip-flop. When the RS flip-flop overturns at the S-input at the inverse output, a prohibiting level is formed for the And element and a single pulse is formed at the output of a short duration. For subsequent pulses to the S-input, pulse formation does not occur.
Последнее формирование одиночного импульса возможно после сброса RS-триггера, т.е. подачи сигнала (рис.2,б). ФИО работает по принципу "защелки". В качестве ключей 17, 18, 19, 20 возможно применение элементов 2И-НЕ МС 155 ЛА3. В качестве триггеров 12, 13, 14, 15, возможно применение Д-триггеров К 155 ТМ 2, используя входы R, S, C и подсоединяя Д-входы к шинам "корпус" и "+Uи.п.". В качестве делителей 22, 24, 25 частоты возможно применение МС двоичных реверсивных счетчиков МСК 155ИЕ7. Предварительно в делитель 22 частоты на 8 (счетчик К 155 ИЕ 7) записывается число 8 и далее происходит досчет до 16 и на выходе используется сигнал переноса "Р".The last formation of a single pulse is possible after the reset of the RS-trigger, i.e. signal supply (Fig. 2, b). Name works on the principle of "latch". As
В качестве делителя 25 частоты на 24 можно использовать, например, два последовательно соединенных счетчика К 155 ИЕ7 с предварительной записью числа по Д-входам "В" младшего разряда и "4" и "8" старшего разряда и досчета до 24 с выходным сигналом перенос "Р". As a frequency divider 25 to 24, you can use, for example, two series-connected counters K 155 IE7 with preliminary recording of the number on the D-inputs "B" of the low order and "4" and "8" of the high order and counting up to 24 with the output signal transfer "R".
В качестве счетчиков 16, 21 можно использовать реверсивные счетчики К 155 ИЕ6. As
В качестве сдвигового регистра 11 можно использовать МС сдвиговые регистры К 155 ИР13. As the shift register 11, you can use the MS shift registers K 155 IR13.
В качестве элемента ИЛИ 23 можно использовать МСК 155 ЛИ1. Возможно выполнение ФЭПП и на других сериях и типах МС. При изготовлении ФЭПП под конкретные серии МС необходимо учитывать полярность подаваемых на входы импульсов и уровней напряжения и при необходимости включать в эти цепи инвеpторы. As an element OR 23, you can use MSC 155 LI1. It is possible to perform FEPP on other series and types of MS. In the manufacture of FEPP for specific MS series, it is necessary to take into account the polarity of the pulses and voltage levels supplied to the inputs and, if necessary, include inverters in these circuits.
Конструктивное упрощение ФЭПП и его кодовой линейки, снижении требований высокой точности нанесения оптических прозрачных и непрозрачных участков кода местоположения марок, снижение требований высокой точности изготовления подвижных частей кодовой линейки и индикаторной частей кодовой линейки и индикаторной головки позволяет изготавливать линейки для измерения больших расстояний, при этом повышается достоверность и надежность преобразования. Constructive simplification of FEPP and its code line, reduction of high precision requirements for applying optical transparent and opaque sections of the stamp location code, reduction of high accuracy requirements for manufacturing movable parts of the code line and indicator parts of the code line and indicator head allows manufacturing of rulers for measuring long distances, while increasing reliability and reliability of the conversion.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4852780A RU1795706C (en) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | Photoelectric position converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4852780A RU1795706C (en) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | Photoelectric position converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1795706C true RU1795706C (en) | 1995-10-27 |
Family
ID=30441887
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4852780A RU1795706C (en) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | Photoelectric position converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1795706C (en) |
-
1990
- 1990-07-23 RU SU4852780A patent/RU1795706C/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1136011, кл. G 01B 11/26, 1985. * |
Фотоэлектрические преобразователи информации. Под ред. Л.Н. Преснухина. М.: Машиностроение, 1974, с. 109. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0184286B1 (en) | Position sensor | |
US3982106A (en) | System for measuring the longitudinal or angular displacement of a movable component | |
EP0116636B1 (en) | Position measuring apparatus | |
EP0039082B1 (en) | Method and apparatus for measuring the displacement between a code plate and a sensor array | |
EP0072549B1 (en) | Absolute encoder | |
JPH0551847B2 (en) | ||
GB2126444A (en) | Position measuring apparatus | |
EP0039921B1 (en) | Encoder device and method of use of it | |
JP3442869B2 (en) | Optical absolute encoder | |
RU1795706C (en) | Photoelectric position converter | |
JP2600235B2 (en) | Position detection device | |
US3496374A (en) | Measuring apparatus using scanning means and counting means | |
CA1142345A (en) | Relatively moving photodiode sensed diffraction grating-type measuring device | |
JPH05196451A (en) | Length measuring or angle measuring device | |
RU1792854C (en) | Railway vehicle axle box body | |
JPH0141925B2 (en) | ||
Denić et al. | High-resolution pseudorandom encoder with parallel code reading | |
JPH0157291B2 (en) | ||
JP2678386B2 (en) | Position detection device | |
US4438393A (en) | Phase-metering device | |
SU409068A1 (en) | DEVICE FOR CONVERSING ANGLE OF TURNING | |
SU1037311A1 (en) | Photoelectric converter of displacement to code | |
JP2736924B2 (en) | Position detection device | |
SU1442833A1 (en) | Two-coordinate optical displacement-to-voltage transducer | |
JPS6131409B2 (en) |