RU2133451C1

RU2133451C1 - Apparatus for automatically controlled measurement of angular parameters

Info

Publication number: RU2133451C1
Application number: RU97109875A
Authority: RU
Inventors: С.В. Дегтярев; Я.М. Канер; Т.А. Ширабакина
Original assignee: Курский государственный технический университет
Priority date: 1997-06-11
Filing date: 1997-06-11
Publication date: 1999-07-20

Abstract

FIELD: measuring technique, possibly precise measurement of small angular motions. SUBSTANCE: apparatus includes laser, mirror unit, photodetector in the form of linear photosensitive charge-coupled device, indicator, clock pulse generator, amplifier, analog comparator, generator, counter, two flip-flops, delay line, three registers, digital comparator, NO-gate. Interference pattern emerging in analysis plane projects on photosensitive area of charge-coupled device and output videosignal is formed by said device. Videosignal accurately corresponds to projected interference pattern and it is converted to pulses loaded with information concerning to direction and value of object motion and displayed on indicator. EFFECT: lowered number of complex intermediate calculations for receiving measurement results in form favorable for users, operation of apparatus in real time mode. 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для точных измерений малых угловых перемещений в точных геофизических измерениях, на производстве в качестве контрольно-измерительной аппаратуры, а также в научно-исследовательской работе с целью отслеживания угловых перемещений объектов в режиме реального времени. The invention relates to measuring technique and can be used for accurate measurements of small angular displacements in precise geophysical measurements, in production as instrumentation, as well as in research work to track the angular displacements of objects in real time.

Известно устройство для измерения перемещений, подвижная часть которого, содержащая жестко связанные осветитель, объектив, линейный фоточувствительный прибор с зарядовой связью (ЛФПЗС), перемещается вдоль зубчатой рейки, причем прорези рейки проецируются на фоточувствительную область (Скрибанов Е.В., Гришин М.П., Братенков А.А. Устройство для измерения линейных перемещений //Измерительная техника.-1983.-N 11. - С. 13-15.). A device for measuring displacements is known, the movable part of which contains a rigidly connected illuminator, lens, linear photosensitive device with charge coupling (LFPS), moves along the gear rack, and the slots of the rail are projected onto the photosensitive area (Skribanov E.V., Grishin M.P. ., Bratenkov A.A. Device for measuring linear displacements // Measuring equipment.-1983.-N 11. - P. 13-15.).

Недостатком этого устройства является невысокая точность измерения. The disadvantage of this device is the low accuracy of the measurement.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство (а.с. N 630528, кл. G 01 B 11/20, 1976 г.), содержащее отражающую мишень, предварительно установленную на контролируемом объекте и представляющую собой плоский круг, покрытый мозаикой уголковых отражателей. На условно неподвижном объекте установлены лазер, электрооптический модулятор, питающийся от СВЧ-генератора, полупрозрачное плоское зеркало и последовательно включенные фотоприемник, усилитель переменного тока, детектор и индикатор. Излучение лазера модулируют по интенсивности в СВЧ-диапазоне электрооптическим модулятором. Сформированную волну направляют через полупрозрачное зеркало на отражающую мишень. Отраженные в обратно направлении каждым уголковым отражателем вторичные волны интенсивности направляют полупрозрачным зеркалом на фотоприемник, где они интерферируют. Фотоприемник преобразует переменный по частоте модуляции световой сигнал в электрический, который усиливают усилителем и преобразуют в постоянный детектор. Выходной сигнал детектора измеряют индикатором. Перестраивают СВЧ-генератор по частоте, проходя последовательно через два соседних минимума выходного сигнала индикатора. Измеряют частоты, соответствующие этим минимумам, и по их значению судят об ориентации контролируемого объекта. Closest to the proposed device is (a.s. N 630528, class G 01 B 11/20, 1976) containing a reflecting target pre-installed on a controlled object and representing a flat circle covered with a mosaic of corner reflectors. A laser, an electro-optical modulator powered by a microwave generator, a translucent flat mirror and a photodetector, an alternating current amplifier, a detector and an indicator are connected in series on a conditionally fixed object. Laser radiation is modulated in intensity in the microwave range by an electro-optical modulator. The generated wave is directed through a translucent mirror to a reflective target. Secondary intensity waves reflected in the opposite direction by each angular reflector are directed by a translucent mirror to the photodetector, where they interfere. The photodetector converts a light signal, variable in frequency of modulation, into an electric signal, which is amplified by an amplifier and converted into a permanent detector. The detector output is measured by an indicator. The microwave generator is tuned in frequency, passing sequentially through two adjacent minimums of the indicator output signal. The frequencies corresponding to these minima are measured, and the orientation of the controlled object is judged by their value.

Недостатками данного устройства являются невозможность получения результатов измерения в удобной для человека форме без предварительного сложного пересчета, а также невозможность работы в режиме реального времени. The disadvantages of this device are the inability to obtain measurement results in a form convenient for a person without preliminary complicated recounting, as well as the inability to work in real time.

Технической задачей изобретения является снижение количества и сложности промежуточных расчетов при получении результатов измерения в удобной для человека форме, а также обеспечение работы устройства в режиме реального времени. An object of the invention is to reduce the number and complexity of intermediate calculations when obtaining measurement results in a form convenient for humans, as well as ensuring the operation of the device in real time.

Техническая задача решается тем, что устройство, содержащее лазер, зеркальный блок, выполненный в виде полупрозрачного зеркала, расположенного по ходу излучения от лазера и оптически сопряженного с полупрозрачным зеркалом отражателя, а также фотоприемный блок, оптически сопряженный с полупрозрачным зеркалом зеркального блока, и блок индикации, отличается тем, что в нем лазер закреплен на контролируемом объекте, отражатель установлен неподвижно и расположен по ходу излучения от лазера, фотоприемник выполнен в виде линейного фоточувствительного прибора с зарядовой связью (ЛФПЗС), а также в устройство введены синхрогенератор, усилитель, аналогичный компаратор, генератор, счетчик, первый триггер, линия задержки, первый регистр, второй регистр, второй триггер, третий регистр, цифровой компаратор, элемент HE, причем входы линейного фоточувствительного прибора с зарядовой связью соединены с управляющими выходами синхрогенератора, а выход - со входом усилителя, выход которого подключен к первому входу аналогового компаратора, второй вход которого выполнен с возможностью подачи на него опорного напряжения; выход генератора соединен со счетными входами первого регистра и счетчика, вход сброса которого соединен со входом сброса первого триггера, счетным входом второго регистра и выходом линии задержки, вход которой подключен к выходу счетчика; счетный вход первого триггера подключен ко второму выходу синхрогенератора, информационный вход первого триггера - к напряжению логической единицы, а выход первого триггера - ко входу разрешения первого регистра, информационный вход которого соединен с выходом аналогового компаратора, а выходы соединены с информационными входами второго регистра, выходы которого подключены к информационным входам третьего регистра и входам X цифрового компаратора, первые два выхода второго регистра подключены соответственно к информационному и счетному входам второго триггера, выход которого подключен к первому входу блока индикации; выходы третьего регистра подключены ко входам Y цифрового компаратора, выход которого через элемент HE соединен со входом разрушения записи третьего регистра и вторым входом блока индикации; входы сброса третьего регистра, второго триггера и дополнительный вход блока индикации выполнены с возможностью подачи на них сигнала "начало счета". The technical problem is solved in that the device containing the laser, the mirror unit, made in the form of a translucent mirror located along the radiation from the laser and optically paired with a translucent reflector mirror, as well as a photodetector unit, optically paired with a translucent mirror of the mirror unit, and an indication unit , characterized in that in it the laser is mounted on the controlled object, the reflector is fixed and located along the radiation from the laser, the photodetector is made in the form of linear photosensitivity of a charge-coupled device (LPSS), as well as a synchro-generator, amplifier, similar comparator, generator, counter, first trigger, delay line, first register, second register, second trigger, third register, digital comparator, HE element, are introduced into the device the inputs of the charge-coupled linear photosensitive device are connected to the control outputs of the clock generator, and the output is connected to the amplifier input, the output of which is connected to the first input of the analog comparator, the second input of which is configured to and has the reference voltage; the generator output is connected to the counting inputs of the first register and counter, the reset input of which is connected to the reset input of the first trigger, the counting input of the second register and the output of the delay line, the input of which is connected to the counter output; the counting input of the first trigger is connected to the second output of the clock generator, the information input of the first trigger is connected to the voltage of the logical unit, and the output of the first trigger is connected to the resolution input of the first register, the information input of which is connected to the output of the analog comparator, and the outputs are connected to the information inputs of the second register, outputs which are connected to the information inputs of the third register and the inputs of the X digital comparator, the first two outputs of the second register are connected respectively to the information and counting the second inputs of the second trigger, the output of which is connected to the first input of the display unit; the outputs of the third register are connected to the inputs Y of the digital comparator, the output of which through the element HE is connected to the destruction input of the third register and the second input of the display unit; the reset inputs of the third register, the second trigger and the additional input of the display unit are configured to provide them with a signal "start counting".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема устройства для автоматизированных измерений угловых величин; на фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4 изображены диаграммы, поясняющие работу устройства для автоматизированных измерений угловых величин. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a diagram of a device for automated measurement of angular quantities; in FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4 are diagrams explaining the operation of the device for automated measurement of angular quantities.

Устройство для автоматизированных измерений угловых величин содержит лазер (на фиг. 1 не показан), предназначенный для скрепления с объектом, зеркальный блок, выполненный в виде полупрозрачного зеркала 1, расположенного по ходу излучения от лазера, и отражателя 2, расположенного по ходу отраженного от полупрозрачного зеркала излучения на расстоянии, зависящем от требуемой точности измерений, а также фотоприемный блок, оптически связанный с зеркальным блоком и выполненный в виде линейного фоточувствительного прибора с зарядной связью 3 и блок индикации 17, а также введенные синхрогенератор 4, усилитель 5, аналоговый компаратор 6, генератор 7, счетчик 8, первый триггер 9, линия задержки 10, первый регистр 11, второй регистр 12, второй триггер 13, третий регистр 14, цифровой компаратор 15, элемент HE 16. Входы линейного фоточувствительного прибора с зарядовой связью 3 соединены с управляющими выходами синхрогенератора 4, а выход - с входом усилителя 5, выход которого подключен к первому входу аналогового компаратора 6, второй вход выполнен с возможностью подачи на него опорного напряжения; выход генератора 7 соединен со счетными входами первого регистра 11 и счетчика 8, вход сброса которого соединен со входом сброса первого триггера 9, счетным входом второго регистра 12 и выходом линии задержки 10, выход которой подключен к выходу счетчика 8; счетный вход первого триггера 9 подключен к другому выходу синхрогенератора 4, информационных вход первого триггера 9 - к напряжению логической единицы, выход первого триггера 9 - к входу разрешения первого регистра 11, информационный вход которого соединен с выходом аналогового компаратора 6, а выходы соединены с информационными входами второго регистра 12, выходы которого подключены к информационным входам третьего регистра 14 и входам X цифрового компаратора 15; первые два выхода второго регистра 12 подключены соответственно к информационному и счетному входам второго триггера 13, выход которого подключен к первому входу блока индикации 17; выходы третьего регистра 14 подключены ко входам Y цифрового компаратора 15, выход которого через элемент HE 16 соединен со входом разрешения записи третьего регистра 14 и вторым входом блока индикации 17; кроме того, входы сброса третьего регистра 14, второго триггера 13 и блока индикации 17 выполнены с возможностью подачи на них сигнала "начало счета". A device for automated measurement of angular values contains a laser (not shown in Fig. 1), intended for fastening with an object, a mirror unit made in the form of a translucent mirror 1 located along the radiation from the laser, and a reflector 2 located along the reflected from the translucent radiation mirrors at a distance depending on the required measurement accuracy, as well as a photodetector unit, optically coupled to a mirror unit and made in the form of a linear photosensitive device with a charge coupling 3 and indication lock 17, as well as the input clock 4, amplifier 5, analog comparator 6, generator 7, counter 8, first trigger 9, delay line 10, first register 11, second register 12, second trigger 13, third register 14, digital comparator 15 , element HE 16. The inputs of the linear photosensitive device with charge coupling 3 are connected to the control outputs of the clock 4, and the output to the input of amplifier 5, the output of which is connected to the first input of the analog comparator 6, the second input is configured to supply a reference voltage to it; the output of the generator 7 is connected to the counting inputs of the first register 11 and the counter 8, the reset input of which is connected to the reset input of the first trigger 9, the counting input of the second register 12 and the output of the delay line 10, the output of which is connected to the output of the counter 8; the counting input of the first trigger 9 is connected to another output of the sync generator 4, the information input of the first trigger 9 is connected to the voltage of the logical unit, the output of the first trigger 9 is connected to the enable input of the first register 11, the information input of which is connected to the output of the analog comparator 6, and the outputs are connected to the information the inputs of the second register 12, the outputs of which are connected to the information inputs of the third register 14 and the inputs X of the digital comparator 15; the first two outputs of the second register 12 are connected respectively to the information and counting inputs of the second trigger 13, the output of which is connected to the first input of the display unit 17; the outputs of the third register 14 are connected to the inputs Y of the digital comparator 15, the output of which through the element HE 16 is connected to the write enable input of the third register 14 and the second input of the display unit 17; in addition, the reset inputs of the third register 14, the second trigger 13 and the display unit 17 are configured to provide them with a signal "start counting".

Устройство для автоматизированных измерений угловых величин работает следующим образом. Излучение от лазера образует волновой фронт, из которого в плоскости приема полупрозрачное зеркало 1 выделяет опорный участок волнового фронта. Отражатель 2, развернутый на угол φ_o относительно полупрозрачного зеркала 1, направляет на это зеркало второй участок волнового фронта, который после отражения от полупрозрачного зеркала 1 встречается с прошедшим сквозь него участком фронта под углом сходимости, равным 2φ_o. В плоскости анализа возникает интерференционная картина, проецируемая на фоточувствительную область линейного фоточувствительного прибора с зарядовой связью 3. На выходе линейного фоточувствительного прибора с зарядовой связью 3 будет получен аналоговый сигнал (фиг. 2а), который усиливает усилителем 5 и поступает на вход X аналогового компаратора 6, на вход Y которого подается опорное напряжение. На выходе аналогового компаратора 6 получим последовательный цифровой сигнал (фиг. 2б), однозначно соответствующий проецируемой на линейный фоточувствительный прибор с зарядовой связью 3 интерференционной картине, причем каждый импульс, полученный на выходе аналогового компаратора 6, имеет только ему соответствующую координату на линии сканирования относительно начальной координаты линии сканирования линейного фоточувствительного прибора с зарядовой связью 3 при неподвижном состоянии объекта и постоянную длительность, соответствующую половине ширины интерференционной полосы.A device for automated measurement of angular quantities works as follows. The radiation from the laser forms a wave front, from which, in the receiving plane, the translucent mirror 1 separates the reference portion of the wave front. Reflector 2, rotated through an angle φ _o relative to the translucent mirror 1, directs to this mirror a second section of the wave front, which, after reflection from the translucent mirror 1, encounters a section of the front passing through it at an angle of convergence equal to 2φ _o . An interference pattern appears in the analysis plane, projected onto the photosensitive region of the charge-coupled linear photosensitive device 3. At the output of the charge-coupled linear photosensitive device 3, an analog signal will be received (Fig. 2a), which amplifies the amplifier 5 and goes to the input X of the analog comparator 6 whose input Y is supplied with a reference voltage. At the output of the analog comparator 6 we get a serial digital signal (Fig. 2b), which uniquely corresponds to the interference pattern projected onto the linear photosensitive device with charge coupling 3, and each pulse received at the output of the analog comparator 6 has only a corresponding coordinate on the scan line relative to the initial one the coordinates of the scan line of a linear photosensitive device with charge coupling 3 when the object is stationary and a constant duration corresponding to th half the width of the interference fringe.

С выхода аналогового компаратора 6 последовательный цифровой сигнал поступает на информационный вход первого регистра 9. По поступлении на счетный вход первого регистра 9 импульса от генератора 7 и при наличии разрешающего сигнала на входе разрешения первого регистра 9 сигнал со входа первого регистра 9 записывается на его выход младшего разряда, причем по поступлении следующего импульса от генератора 7 сигналы на выходах первого регистра 9 сдвигаются на один разряд в сторону старшего разряда, а на выход младшего разряда записывается сигнал со входа регистра. Разрядность N первого регистра 9 выбирается четной, исходя из требуемого быстродействия и точности. Генератор 7 формирует импульсы (фиг. 2д), причем частота следования импульсов выбирается такой, что за время, соответствующее одному периоду импульсов, получаемых с выхода аналогового компаратора 6, формируются N импульсов генератора 7. Длительность сигнала разрешения равна длительности периода импульсов с выхода аналогового компаратора 6. Сигнал разрешения формируется следующим образом. С выхода синхрогенератора 4 на счетный вход первого триггера 9 поступает импульс (фиг. 2д), длительность которого равна половине длительности времени накопления линейного фоточувствительного прибора с зарядовой связью 3 (фиг. 2в), а передний фронт соответствует координате середины линии сканирования линейного фоточувствительного прибора с зарядовой связью 3. Этот импульс переключает первый триггер 9, с выхода которого логическая единицы поступает на вход разрешения первого регистра 11. По истечении N импульсов генератора 7 счетчик 8 формирует сигнал сброса (фиг. 2е), поступающий через линию задержки 10 на входы сброса счетчика 8 и первого триггера 9 и вход записи второго регистра 12, разрешая запись в него цифрового кода с выхода первого регистра 11, причем время задержки равно длительности одного импульса, формируемого генератором 7. В результате на выходе второго регистра 12 получим параллельный цифровой код. При следующем считывании, через время, равное периоду накопления линейного фоточувствительного прибора с зарядовой связью 3, этот код изменится, если произошло перемещение лазера. From the output of the analog comparator 6, a serial digital signal is fed to the information input of the first register 9. Upon receipt of a pulse from the generator 7 to the counting input of the first register 9 and, if there is an enable signal at the enable input of the first register 9, the signal from the input of the first register 9 is written to its junior output discharge, and upon receipt of the next pulse from the generator 7, the signals at the outputs of the first register 9 are shifted by one bit in the direction of the senior discharge, and the signal is written to the output of the lower discharge l with the register inputs. Bit depth N of the first register 9 is chosen even, based on the required speed and accuracy. The generator 7 generates pulses (Fig. 2e), and the pulse repetition rate is chosen such that for the time corresponding to one period of pulses received from the output of the analog comparator 6, N pulses of the generator 7 are formed. The duration of the resolution signal is equal to the duration of the period of pulses from the output of the analog comparator 6. The permission signal is formed as follows. From the output of the clock 4 to the counting input of the first trigger 9, a pulse is received (Fig. 2e), the duration of which is equal to half the duration of the accumulation time of the linear photosensitive device with charge coupling 3 (Fig. 2c), and the leading edge corresponds to the coordinate of the middle of the scan line of the linear photosensitive device with charge communication 3. This pulse switches the first trigger 9, from the output of which the logical unit goes to the input of the resolution of the first register 11. After the expiration of N pulses of the generator 7, the counter 8 forms t is a reset signal (Fig. 2e), coming through the delay line 10 to the reset inputs of the counter 8 and the first trigger 9 and the recording input of the second register 12, allowing the digital code to be written into it from the output of the first register 11, and the delay time is equal to the duration of one pulse, formed by the generator 7. As a result, at the output of the second register 12 we get a parallel digital code. At the next readout, after a time equal to the period of accumulation of the linear photosensitive device with charge coupling 3, this code will change if the laser has moved.

Для надежности отсчета необходимо, чтобы угловое перемещение лазера за время накопления линейного фоточувствительного прибора с зарядовой связью 3 было таким, что интерференционная картина сместилась бы не более, чем на расстояние, равное ширине интерференционной полосы, деленной на разрядность первого регистра 11. Максимальная скорость углового перемещения лазерного источника:

где L - ширина интерференционной полосы, N - разрядность первого регистра 11; 2φ_o - угол сходимости волновых фронтов, D - база приема зеркального блока; T_н - время накопления линейного фоточувствительного прибора с зарядовой связью 3.For readout reliability, it is necessary that the angular displacement of the laser during the accumulation of the linear photosensitive device with charge coupling 3 be such that the interference pattern is displaced by no more than a distance equal to the width of the interference strip divided by the width of the first register 11. The maximum speed of angular displacement laser source:

where L is the width of the interference band, N is the width of the first register 11; 2φ _o is the angle of convergence of the wave fronts, D is the base of reception of the mirror block; T _n - the accumulation time of a linear photosensitive device with charge coupling 3.

Измерение углового перемещения производится следующим образом. По сигналу "начало счета" происходит сброс третьего регистра 14 и второго триггера 13, а также обнуление блока индикации 17. Когда нули появятся на выходах третьего регистра 14, цифровой компаратор 15 произведет их сравнение с комбинацией на выходе второго регистра 12 и, так как эти комбинации не совпадут, разрешит обновление данных в третьем регистре 14. При перемещении интерференционной картины цифровой код на выходах первого регистра 11 и второго регистра 12 будет циклически сдвигаться либо в сторону старшего разряда, либо в сторону младшего разряда. При этом, если сдвиг идет в сторону старшего (N-го) разряда, то логическая единица появится на первом разряде первого регистра 11 и второго регистра 12 на такт (равный времени накопления) раньше, чем на втором разряде первого регистра 11 и второго регистра 12; при сдвиге к младшему разряду логическая единица появится сначала на втором разряде первого регистра 11 и второго регистра 12, а затем - на первом разряде первого регистра 11 и второго регистра 12. The measurement of angular displacement is as follows. The signal “beginning of counting” resets the third register 14 and the second trigger 13, and also reset the display unit 17. When the zeros appear on the outputs of the third register 14, the digital comparator 15 will compare them with the combination at the output of the second register 12 and, since these the combinations do not match, it will allow updating the data in the third register 14. When the interference pattern moves, the digital code at the outputs of the first register 11 and the second register 12 will cyclically shift either to the higher order or the lower order row. Moreover, if the shift goes towards the older (N-th) digit, then the logical unit will appear on the first bit of the first register 11 and second register 12 per clock cycle (equal to the accumulation time) earlier than in the second bit of the first register 11 and second register 12 ; when shifting to the least significant bit, the logical unit will appear first on the second bit in the first register 11 and second register 12, and then on the first bit in the first register 11 and second register 12.

Пусть логическая единица появилась на выходе первого разряда второго регистра 12 раньше, чем на выходе второго разряда. Так как первый разряд подключен к информационному входу, а второй - ко входу разрушения второго триггера 13, то переключения триггера из предыдущего состояния в логическую единицу не произойдет. Через время накопления логическая единица появится на выходе второго разряда второго регистра 12 и на разрушающем входе второго триггера 13; так как на выходе первого разряда второго регистра 12 поддерживается уровень логической единицы, то произойдет установка второго триггера 13 в единицу и блок индикации 17 получит сигнал о сдвиге в сторону старших разрядов. Let the logical unit appear at the output of the first bit of the second register 12 earlier than at the output of the second bit. Since the first bit is connected to the information input, and the second to the destruction input of the second trigger 13, the trigger will not switch from the previous state to a logical unit. After the accumulation time, a logical unit will appear at the output of the second bit of the second register 12 and at the destructive input of the second trigger 13; since the level of the logical unit is maintained at the output of the first bit of the second register 12, the second trigger 13 will be set to one and the display unit 17 will receive a signal about a shift towards the higher bits.

При появлении логической единицы на выходе второго разряда второго регистра 12 ранее, чем на выходе первого разряда второго регистра 12, произойдет переключение второго триггера 13 из предыдущего состояния в логический ноль и блок индикации 17 получит сигнал о сдвиге в сторону младших разрядов. When a logical unit appears at the output of the second bit of the second register 12 earlier than at the output of the first bit of the second register 12, the second trigger 13 will switch from the previous state to a logical zero and the display unit 17 will receive a signal about a shift towards the lower bits.

При перемещении интерференционной картины на каждом такте комбинация, появляющаяся на выходах второго регистра 12 отличается от комбинации, хранящейся в третьем регистре 14 хотя бы одним разрядом, что заставляет цифровой компаратор 15 выдавать логический ноль - сигнал неравенства, инвертирующийся элементом HE 16 и разрешающий обновление содержимого третьего регистра 14; также единичный импульс попадает в блок индикации 17, сообщая, что интерференционная картина передвинулась на 1/N интерференционной полосы. Блок индикации 17 считает количество импульсов, поступивших на него с момента подачи сигнала "начало счета", вычитает один импульс (первый после сигнала "начало счета") и переводит количество импульсов в удобную для считывания форму, основываясь на том, что один импульс соответствует некоему постоянному угловому перемещению и учитывая сигнал второго триггера 13, указывающий направление сдвига интерференционной картины. When moving the interference pattern at each clock cycle, the combination appearing at the outputs of the second register 12 differs from the combination stored in the third register 14 with at least one bit, which causes the digital comparator 15 to output a logical zero - an inequality signal inverted by the HE 16 element and allowing updating the contents of the third register 14; also a single impulse falls into the display unit 17, reporting that the interference pattern has moved to 1 / N of the interference band. The display unit 17 calculates the number of pulses received from the moment the “start of counting” signal is applied, subtracts one pulse (the first after the “start of counting” signal) and translates the number of pulses into a convenient form for reading, based on the fact that one pulse corresponds to a certain constant angular movement and given the signal of the second trigger 13, indicating the direction of shift of the interference pattern.

Фиг. 3, фиг. 4, таблица иллюстрируют работу устройства, если разрядность счетчика 8, а также первого регистра 11 и второго регистра 12 равна восьми. На фиг. 3а, 3б, 3в представлены диаграммы последовательного цифрового сигнала с выхода аналогового компаратора 6 при перемещении объекта в моменты времени, соответствующие первому, второму и третьему считыванию интерференционной картины соответственно. На фиг. 3г представлена диаграмма импульсов, формируемых генератором 7, на фиг. 3д представлена диаграмма сигнала разрешения. Предположим, например, что объект перемещается так, что цифровой код на выходах второго регистра 12 перемещается в сторону старшего разряда. Перемещение кода показано в таблице 1. На фиг. 4а, 4б, 4в, 4г представлены диаграммы сигналов на выходах первых четырех разрядов второго регистра 12, на фиг. 4д представлена диаграмма сигнала на выходе второго триггера 13, на фиг. 4е, 4ж, 4з, 4и представлены диаграммы сигналов на выходах третьего регистра 14, на фиг. 4к представлена диаграмма сигнала на выходе элемента HE 16. FIG. 3, FIG. 4, the table illustrates the operation of the device if the bit depth of the counter 8, as well as the first register 11 and second register 12 is eight. In FIG. 3a, 3b, 3c show diagrams of a serial digital signal from the output of the analog comparator 6 when moving an object at time instants corresponding to the first, second, and third readings of the interference pattern, respectively. In FIG. 3g is a diagram of pulses generated by the generator 7, in FIG. 3d shows a diagram of the resolution signal. Suppose, for example, that an object moves so that the digital code at the outputs of the second register 12 moves toward the higher order. The code movement is shown in table 1. In FIG. 4a, 4b, 4c, 4d are signal diagrams at the outputs of the first four bits of the second register 12, in FIG. 4e shows a signal diagram at the output of the second trigger 13, FIG. 4e, 4g, 4z, 4i are signal diagrams at the outputs of the third register 14, in FIG. 4k shows a signal diagram at the output of the element HE 16.

Таким образом, предложенное решение позволяет существенно уменьшить и упростить промежуточные расчеты при индикации результатов измерений в единицах измерения угловых величин, а также позволяет проводить измерения угловых перемещений в режиме реального времени. Thus, the proposed solution can significantly reduce and simplify the intermediate calculations when displaying the measurement results in units of measurement of angular quantities, and also allows you to measure angular displacements in real time.

Claims

A device for automated measurement of angular values, containing a laser, a mirror unit made in the form of a translucent mirror located along the radiation from the laser and optically coupled to a translucent reflector mirror, as well as a photodetector unit that is optically coupled to a translucent mirror of the mirror unit, and an indication unit, characterized in that in it the laser is mounted on the controlled object, the reflector is fixed and located along the radiation from the laser, the photodetector is made in the form of a line a charge-coupled photosensitive device (LPSS), as well as a synchronization generator, amplifier, analog comparator, generator, counter, first trigger, delay line, first register, second register, second trigger, third register, digital comparator, element NOT, are introduced into the device moreover, the inputs of a linear photosensitive device with charge coupling are connected to the control outputs of the clock generator, and the output is connected to the input of the amplifier, the output of which is connected to the first input of the analog comparator, the second input of which is connected to regular enrollment of the reference voltage generator output connected to the counting inputs of the first register and a counter, whose reset input is connected to the reset input of the first flip-flop, counting input of the second register and the output of the delay line input
which is connected to the output of the counter, the counting input of the first trigger is connected to another output of the clock generator, the information input of the first trigger is connected to the voltage of the logical unit, and the output of the first trigger is connected to the resolution input of the first register, the information input of which is connected to the output of the analog comparator, and the outputs are connected to information inputs of the second register, the outputs of which are connected to the information inputs of the third register and inputs X of the digital comparator, the first two outputs of the second register are connected respectively only to the information and counting inputs of the second trigger, the output of which is connected to the first input of the display unit, the outputs of the third register are connected to the inputs of the digital comparator, the output of which through the element is NOT connected to the recording enable input of the third register and the second input of the display unit, in addition, the inputs the reset of the third register, the second trigger and the display unit are configured to provide them with a signal "start count" e