SU1065687A1 - Устройство дл выборки и интерпол ции на несущей частоте - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРКИ И ИНТЕРПОЛЙЦИИ НА НЕСУЩЕЙ ЧАСТОТЕ ийформации о путь и угле поворота объекта, состо щее из осветител , расположенных последовательно по ходу светового луча подвижного растрового экрана, неподвижного растрового экрана, содержащего четыре йггрнховых пол , сдвинутых по отношению одно к другому на четверть посто нной решетки К, и фотоэлектрической воспринимающей головки, состо щей из четырех фотоприемников. блока обработки сигналов, содержащего каналы грубого и точного отсчета , отличающеес  тем, что оно снабжено управл емым блоком ортогональных сигналов, содержащим генератор 5 импульсов и соединенным с осветителем 1, а канал точного отсчета блока обработки сигналов выполнен в виде разностных операционных усилителей 11 и 12, включенных после фотоприемников 7-10 избирательных фильтров 13 и 14 и соединенных последовательно суммирующего усилител  15, аналого-цифрового преобразовател  16 и блока 17 оценки фазы, соединенного с генератором 5 импульсов управл емого блока орто- {g гональных сигналов. . 2 . Устройство ПОП.1, ОТЛИ- 1/1 чающеес  тем, что осветитель 1 включает в себ  не менее двух модулируемых светодиодов. О 9д СП э: эо ч

Description

Изобретение касаетс  устройства дл  выборки и интерпол ции на несущей частоте информации о пут х и углах поворота дл  фотоэлектрических измерительных систем, работающих по методу проход щего и отраженного света, в особенности дл  измерительных приборов и станков.

Дл  повышени  разрешакицей способности фотоэлектрических методов и устройств измерени  путей и углов поворота примен ютс , например интерпол торы, работающие на прин ципе среза амплитуды первичного сигнала измерительной головки системы,

Период первичных сигналов разбиваетс  либо прецизионным триггером , либо высокочастотным делителем напр жени  с последующим наложением соответствующих функций (DE-AS 1498137) .

Подобна  интерпол ци  обуславливает при повышении Интерпол цион . ного множител  усложнение настройки электронных схемных элементов. Кроме того, с учетом цифрового умножени  достигаетс  интерпол ционный, множитель, равный примерно 40-80. С увеличением интерпол ционного множител  возрастают схематические затраты дл  интерпол тора и повышаютс  требовани  к первичным сигналам измерительной головки в отношении их формы, ста-Зильности амплитуды, фазового угла и посто нной составл ющей ..

В ДД-PS 128338 описываетс  фаэоциклический , основанный на несущей частоте, способ интерпол ции, и устройство дл  определени  измер емой величины дл  фотоэлектрических систем измерени  пути и угла поворота. При этом квазисинусоидальные сигналы в первом кансше оцениВёцотс  в момент прохождени  иул , а во втором - оцениваетс  значение фазы сигнала в данный момент, между двум  точками прохождени  нул . Грубые информационные вел гчины. первого канала оценки и точные ин- формациониые величины второго кана- ла оценки обрабатываютс  совместно в каскеще оценки информации. Таким образом, создаютс  услови  дл  модул ции несущего сигнала соответствующим первичньш сигналом измерительной головки не в измерительной головке, а в специальной след цей схеме. Это устройство применено дл  фотоэлектрических измерительных систем, у которых , например, функции пути и угла получаютс  с помощью проектирующей промежуточной ОПТИКИ дл  образовани  муара, и ко всем фотоприемннкам относитс  одшн немодулированный общий источник света.

. Целью изобретени   вл етс  устранение недостатков уровн  техники и уменьшение технических затрат дл  измерительных фотоэлектрических систем высокой разрешающей способности .

В основу изобретени  поставлена задача создани  устройства дл  выборки и интерпол ции на несущей частоте дл  измерительных систем, которое должно обладать большим интерпол ционным множителем.

Согласно изобретению эта задача в устройстве дл  выборки и интер пол ции на несущей частоте информации о пути и угле поворота объекта , состо щем из осветител , расположенных последовательно по ходу светового луча подвижного растрового экрана, неподвижного растрового экрана, содержащего четыре штриховых пол . Сдвинутых по отношению одно к другому на четверть посто нной решетки К, и фотоэлектрической воспринимающей головки, соето щей из четырех фотоприемииков, блока обработки сигналов, содержащего каналы грубого и точного отсчета , решаетс  тем, что оно снабжено управл емым блоком ортогойалыш сигналов, содержащим генератор импульсов и соединенным с осветителем а канал точного отсчета блока обработки сигналов выполнен в виде разностных операционных усилителей, включенных после фотоприемников, избирательных фильтров и соединенных последовательно суммирукицего усилител , аналого-цифрового преоб- . разовател  и блока оценки фазы, соединенного с генератором импульсов управл емого блока ортогональных сигналов.

При этом преимуществом  вл етс  то, что осветитель включает в себ  не менее двух модулируекодх светодиодов .

Изобретение создает возможность получени  высокой разрешающей способности на основе большого интерпол ционного множител  (100) и, тем самым, разбиени  грубого интервала .

Исключением промежуточной оптики между растровым экраном и измерителной головкой, а также незначительными схемными затратами. Получаетс  проста  конструкцн  устройства.

На чертеже представлен пример схемного решени  устройства.

Устройство дл  выборки и интерпол ции на несущей частоте представл ет собой фoтoэлeктpнv lcкyю измерительную систему высокой разрешающей способности и состоит из осветител  1, подвижного растрового экрана 2 и фотоэлектрической воспринимащей головки 3. За воспринимающей головкой 3 установлен блок обработки сигнёшов. Осветитель 1 состоит из двух светодиодов 3 и 4 дл  освещени  растрового экрана 2, .которые управл ютс  снимаемьлми с управл емого блока ортогональных сигналов (с генератором 5) сигналами sin LO t и

cos U; gt.

Здесь ш - кругова  частота сигнала;

S кругова  частота сигнала о пути или угле поворота объекта.

За четырьм  сдвинутыми по отношению одно к другому на четверть посто нной решетки К растрового экрана 2 штриховыми пол ми неподвижного растрового экрану 6 размешены четыре фотоприемника 7-10, за котог рыми вк;шчены образующие разностный сигнал операционные усилители 11 и 12 и избирательные фильтры 13 и 1 дл  образовани  амплитудно-модулированных сигналов sinu/ t costDgt и slnWgt costo t.

Суммирующий усилитель 15 предназначеи дл  образовани  суммарной функции sin ( . Дл  получени  сигнала информации о пути и угле поворота объекта, пропорщюнального абсолютному значению фазы, путем сравнени  преобразованной в цифровую форму суммарной функции sin х xfWy+u t с функцией несущей sin за суммирующим усилителем 15 включаетс  аналого-цифровой преобразователь 16 и цифровой блок 17 оценки фазы.

Устройство работает следующим образом.

Четьфе фотоприемника 7-10, установленные соответственно за четырьм  сдвинутыми по отношению одно к другому на К/4 штриховыми пол ми подвижного растрового экрана 6, получают сигналы информации о пути и угле поворота.

При этом фотопрнемники 7 и 8 освещаютс  светодиодрм 3, а фотоприемники 9 и 10 - светодиодом 4. От высокочастотного генёратрра 5, частота f которого выбираетс  соответственно разрешающей способноетн дл  измер емой величины в канале точного отсчета, через цифровые делтели 18 и 19 частоты и через фильтры 20 и 21 Образуютс  сигналы sincUft и cosiuyt, по которым управл  ютс  светодиоды 3 и 4. Фотоприемники 7-10 вьфабатывают переменные фототоки , которые определ ютс  наложением высокочастотного светового сигнала осветител  1 соответствую щей частоты f и низкочастотной составл ющей соответствующей частоты fg, котора   вл етс  результатом движени  растрового экрана 2 по от шению к растровому экрану 6.

Между штриховыми пол ми, лежащими напротив фотоприемников 7 и 8, и штриховьши пол ми, лежащими напротив фотоприемников 9 и10 имеет с  геометрическое смещение на шаг растра, равное К/2. Поэтому это сме щение между фотоприемниками 7,9 и 8, 10 составл ет К/4,

В к аждом из этих фотоприемников возникает нелинейный искаженный сигнал , состо щий из посто нной составл ющей (составл ющих несущей и низкой частоты), а также из их высших гармоник и произведени  . «cos Wgt. или siniUgt-cos.. После отстройки сигналов фотоприемников 7 и 10 и сигнала посто нной составл ющей посредством последующего образовани  сигналов пар фотоприемников 7 и- 8 или 9 и 10 в операционны усилител х 11 и 12 и избирательной фильтрации в избирательных фильтрах 13 и 14 вьщел ютс  амплитудномодулированные функции sinw coswg и л н S in u)gt; cos .

Эти два амплитудно-модулированных сигнала подаютс  на су лмирующий усилитель 15, где и образуетс  суммарна  функци  sin {Шу+ш) t.

Член tOgt пропорционален пути, пройденному растровым экраном 2. Ваношого-цифровом преобразователе 16 суммарный сигнал преобразуетс - в цифровую форму и в блоке 17 оценки ; фазы сравниваетс  с преобразованньам в цифровую форму сигналом sinuj t, а в счетчике 22 рассчитываетс  в цифровой форме фазовое пространство согласно требуемой разрушающей способности .,

Получение точных величин в течение одного интерпол ционного периода производитс  в канале точного отсчета посредством цифрового измерени  абсолютной величины Фазы. Каждому мгновенному значению функции пути sinujgt или cosuigt соответствует определенное значение фазы , которое воспроизводимо независимо от помех в течение интерпол ционного периода.

Грубые величины (интерпол ционны периоды) в соответствии с sinwgt или созюД. получаютс  в блоке 23 из смеси частот наложенных сигналов посредством фильтрации или .демодул ци и после обработки и преобразовани  в цифровую форму в канале грубого отсчета подаютс  в счетчик 22 дл  св зи с точными величинами.

Можно предусмотреть также в ос-; ветителе 1четыре модулированных светодиода, причем по два из зтих светодиодов модулируютс  одинаковыми сигналами или. cosuj t.

Кроме того, можно разместить напротив фотоприемников 7-10 растровый экран,с посто нной К и разместить его со сдвигом К/4 по отношению к растровому экрану 2 дл  получани  в воспринимающей головке четырех сдвинутых на 90 о сигналов, причем К представл ет собой посто нную решетки растрового экрана 2.

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРКИ И ИНТЕРПОЛЯЦИИ НА НЕСУЩЕЙ ЧАСТОТЕ информации о пути и угле поворота объекта, состоящее из осветителя, расположенных последовательно по ходу светового луча подвижного растрового экрана, неподвижного растрового экрана, содержащего четыре Штриховых поля, сдвинутых по отношению одно к другому на четверть постоянной решетки К, и фотоэлектрической воспринимающей головки, состоящей из четырех фотоприемников, блока обработки сигналов, содержащего каналы грубого и точного отсчета, отличающееся тем, что оно снабжено управляемым блоком ортогональных сигналов, содержащим генератор 5 импульсов и соединенным с осветителем 1, а канал точного отсчета блока обработки сигналов выполнен в виде разностных операционных усилителей 11 и 12, включенных после фотоприемников 7-10 избирательных фильтров 13 и 14 и соединенных последовательно суммирующего усилителя 15, аналого-цифрового преобразователя 16 и блока 17 оценки фазы, соединенного с генератором 5 импульсов управляемого блока ортогональных сигналов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что осветитель 1 включает в себя не менее двух модулируемых светодиодов.