SU1072081A1 - Фотоэлектрический растровый интерпол тор - Google Patents

Abstract

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ PACTPOffilP ИНТЕРПОЛЯТОР, содержащий осветитель, оптически соединенный через измерительную и индикаторную решетки с фотоприемниками , выходы которых соеди иены с входами усилителей, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности интерпол тора, в него введены ключи, преобразователи напр жение - частота, оперативные запоьлкнакщкв устройства, вычислитель , ждущие мультивибраторы, триггеры , элементы НЕ, формирователь импульсов и генератор тактовых импульсов , выход которого через формирователь импульсов соединен с первъгм входом первого триггера, первый выход которого через первый элемент НЕ соединен с первым входом вычислител  , выход которого через первый ждущий мультивибратор соединен с входом второго триггера и первыми входами первого и второго оперативных запоминаквдих устройств и первого и второго ключей, выходы первого и второго ключей соединены с вторалми входами соответственно первого и второго оперативных запоминающих устройств , выходы которых соединены с вторым и третьим входами вычислител , выход первого триггера соединен с первыми входами третьего и четвертого ключей, выходы соединены с четвертым и п тым входами вычислител  соответственно, выход второго триггера соединен с вторым входом четвертого ключа, входами второго и третьего элементов НЕ и BxOJCtoM второго ждущего мультивибратора, первы выход которого соединен с шестым входом вычислител , а второй выход с третьим входом первого оперативно- § го аапоминакйдего устройства, выход . второго элемента НЕ соединен с вторым входом третьего ключа, выход третьего элемента НЕ соединен с входом третьего ждущего мультивибратора, первый выход которого соединен с седьмым входом вычислител , а второй - с третьим входом второго опера тивного запоминающего устройства, выходы усилителей соединены с вхсудами первого и второго преобразователей напр жение - частота, первые выходы которых соединены с третьими входами третьего и четвертого ключей соответственно, вторые выходы первого и второго преобразователей соединены с вторыми входами первого и второго ключей соответственно , а индикаторна  решетка расположена между измерительной решеткой и фотоприемниками.

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке растровых стекл нных линейных и угловых преобразователей перемещений дл  станков с программным управлением и координатно-измерительных машин ,

Известен фотоэлектрический растровый интерпол тор,содержащий осветитель , оптически соединенный через измерительгую и индикаторную решетки с фотоприемником, выход фотоприемника соединен с блоком преобразовани  сигнала, выход которого соединен с шаговым распределителем, выход шагового распределител  соединен с выводом обмотки отсчетного электромагнитного сканирув цего прео разовател  1,

Недостатками известного интерпол тора  вл ютс  его сложность и ограниченные возможности в динамике, Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  фотоэлектрический растровый интерпол тор содержащий Осветитель , оптически соединенный через последовательно расположенные индикаторную и измерительный риаетки с фотоприемниками, выходы которых соединены с входами усилителей, выходы усилителей через дифференцирующие цепочки, элементы И, ИЛИ соединены со съемником 2,

Недостатком известного интерпол тора  вл етс  низка  точность, обусловленна  нестабильностью параметров осветител , фотоприемников и колебани ми напр жени  питани .

Цель изобретени  - повышение точности интерпол тора.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в фотоэлектрический растровый , интерпол тор, содержащий осветитель , оптически соединенный через измерительную и индикаторную решетки с фотоприемниками, выходы которых соединены с входами усилителей, введены ключи, преобразователи напр жение .- частота, оперативные запоминающие .устройства, вычислитель, ждущие мультивибраторы, триггеры, элементы НЕ, формирователь импульсов и генератор тактовых импульсов, выход которого через формирователь импульсов соединен с первым входом первого триггера, первый выход кото-, рого через первый элемент НЕ соединен с первым входом вычислител , выход которого через первый ждущий мультивибратор соединен с входом второго триггера и первыми входами первого и второго оперативных запоминающих устройств и первого и второго ключей, В1ЛХОДЫ первого и второго ключей соединены с вторыми входами соответственно первого и второго

оперативных запоминающих устройств, выходы которых соединены с вторым и третьим входами вычислител , выход первого триггера соединен с первыми входамь; третьего и четвертого ключей , выходы которых соединены с четвертым и п тым входами вычислител  соответственно, выход второго триггера соединен с вторым входом четвертого ключа, входами второго и третьего элементов НЕ и входом второго ждущего мультивибратора, пер- . вый выход которого- соединен с шестым входом вычислител , а второй выход - с третьим входом первого оперативного запоминак цего устройства, выход второго элемента НЕ соединен с вторым входом третьего ключа, выход третьего элемента НЕ соединен с входом третьего ждущего мультивибратора , первый выход которого соединен с седьмым входом вычислител , а второй - с третьим входом второго оперативного запоминающего устройства , выходы усилителей соединены с входами первого и второго преобразователей напр жение - частота, первые выходы которых соединены с третьими входами третьего и четвертого ключей соответственно, вторые выходы первого и второго преобразователей соединены с вторыми входами первого и второго ключей соответственшэ, а индикаторна  решетка расположена между измерительной решеткой и фотоприемниками .

На фиг. 1 представлена структурна  схема фотоэлектрического растрового интерпол тора; на фиг. 2 светова  характеристика решетки фотоприемника .

Предлагаемый интерпол тор содержит осветитель 1, измерительную решетку 2, индикаторную решетку 3, фотоприемники 4 и 5, усилители 6 и 7, преобразователи 8 и 9 напр жение частота , генератор 10 тактовых импульсов , формирователь 11 импульсов, триггер 12, элемент НЕ 13, ключи 14 и 15, элемент НЕ 16, ключи 17 и 18, оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) 19 и 20, ждущий мультивибратор 21, элемент НЕ 22, триггер 23, ждущие мультивибратора 24 и 25, вычислитель 26 и индикатор 27.

Индикаторна  решеткасодержит две щели, одна из которых смещена на половину шага измерительной решетки относительно ее просвета.

Вычислитель 26 может быть выполнен на основе микро-ЭВМ,.специализированной только дл  вычислени  текущей абсциссы растра измерительной решетки 2.

На оси абсцисс (фиг. 2а) отложены фотопоток F и ширина растра измерительной решетки, а на оси ординат отложены ток фотоприемника 4 или 5. На фиг. 2 обозначены: ширина растра (известна, как параметр решетки); - текуща  абсцисса растра; 41 максимальные точки при полностью открытом растр ток при текущей абсциссе Известно, что оа ас ас оъ ае ас Qj,- u/iuoa ob-. Приравнива  выражение (1) жению (2) , получаем ае ас ы ьТ ( 3) получаем Из выражени  (1) и ае ас оа 1С ( т Из уравнени  (5) следует, что при изменении наклона пр мой световой характеристики фотоприемников 4 и 5 не мен етс  величина абсциссы растра. Наклон пр мой может мен тьс  от стирани  параметров осветител , фотоприемников 4 и 5, от измене ни  их напр жени  питани , от изменени  прозрачности растра, изменени  рассто ни  между измерительной и индикаторными щетками 2 и 5 и др Вычислитель 26 вычисл ет значение текущей абсциссы растра по формулам °Ч-ет) ,(..ъД. (Т) V Jrri Jm I Фотоэлектрический растровый инте пол тор работает следующим образом. От осветител  1 свет через изме .рительную 2 и индикаторную 3 решетки поступает на фотоприемники 4 и 5 в которых вырабатываютс  токи, соот ветствующие перемещению измерительной решетки 2 относительно индикато ной решетки 3. Эти токи посредством усилителей 6 и 7 и преобразователей 8 и 9 напр жени  - частота преобраз вываютс  в частоту. Поэтому формула (7) приобретает вид К . l -r-lb - V « , V Nfti I V fim/ ( 2) к выр U) Допустим, что первоначально работаем с фотоприемником 5 и в исходном положении в ОЗУГО записана величина D(,,- Nfn ключ 17 открыт. Измерительна  решетка 2 двигаетс  по направлению , указанному стрелкой. Генератор 10 тактовых импульсов через формирователь 11 закрывает и открывает ключ 17. При открытом ключе 17 в последовательном кодезаписываютс  импульсы из преобразовател  9 напр жение - частота в буферную пам ть вычислител . Когда триггер 12 выключаетс , запись прекращаетс . Допустим, что записали N , импульсов . При ключенном триггере 12 от элемента НЕ 13 в вычислитель 26 поступает управл ющий сигнал, под воздействием которого вычислитель 26, име  в пам ти информацию - числа М и NX, по формуле (8) определ ет текущую абсциссу by. Результаты вычислени  поступают в индикатор 27, например, дисплей или в цифровой индикатор. Таким образом, за каждую половину перио;1а сигнала генератора 10 тактовых импульсов выполн ютс  вычислени  по формуле (8), т.е. определ етс  текуща  абсцисса Ь. Когда растры измерительной 2 и индикаторной 3 решеток перекрываютс  и свет на фотоприемник 5 не попадает, тогда Ьх и вычислитель 26 вырабатывает управл ющий сигнал, под воздействием которого запускаетс  ждущий мультивибратор 25. Длительность выходного сигнала последнего должна быть равна половине периода генератора 10 тактовых импульсов. По сигналу ждущего мультивибратора 25 включаетс  триггер 23. В исходном положении ключ 15 был закрыт, а ключ 17 был открыт. При включении триггера 23 ключ 15 открываетс , а ключ 17 закрываетс  . Под управл ющим сигналом ждущего мультивибратора 25 открываетс  на длительность половины периоа генератора 10 тактовых импульсов ключ 14, вследствие этого в ОЗУ 19 записываетс  код тока 3 М , так как на фотоприемник 4 падает максиальный световой поток. Одновременно открываетс  ключ 18, о записать информацию в ОЗУ 20 неозможно , так как на фотоприемник 5 е падает свет. При включении триггера 23 запусаетс  ждущий мультивибратор 24. од воздействием его сигнала стиратс  запись в ОЗУ 20 и в буферной ам ти вычислител  26. При дальнейшем движении измериельной решетки 2 работает фотопримник 4 и вычисление текущей абсцисы Ь х производитс  аналогично. огда при .вычислении достигаетс  Ьх Ъгг1, производитс  переключение на другой фoтoпpиe G ик 5. При движении измерительной решет ки 2 абсцисса растра линейно увеличиваетс  (фиг, 2), а световой поток по линейному закону уменьшаетс , по этому текуща  абсцисса растра вычис л етс  по уравнению (8) Получаем, что Dnib), Ъ ,-Ъ„.Ъ(1-.. Интерпол тор позвол ет интерполировать широкие растры пор дка миллиметра и более. Пределы интерпол ции может ограничить только нелинейность световой характеристики. в случав использовани  данного интерпол тора отпадает необходимость изготовлени  линеек с микронными растрами. Известные интерпол торы позвол ют интерполировать в строго ограниченное число течек, пор дка в несколько дес тков, а предлагаегиый - непрерывно по всей ширине растра, чем и опре дел етс  технико-экономический эффект при его использовании.

Claims (1)

1. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСТРОВЫР ИНТЕРПОЛЯТОР, содержащий осветитель, оптически соединенный через измерительную и индикаторную решетки с фотоприемниками, выходы которых соединены с входами усилителей, отличающийся тем, что, с целью повьаиения точности интерполятора, \ в него введены ключи, преобразователи напряжение - частота, оперативные запоминающие устройства, вычислитель, ждущие мультивибраторы, триггеры, элементы НЕ, формирователь импульсов и генератор тактовых импульсов , выход которого через формирователь импульсов соединен с первым входом первого триггера, первый выход которого через первый элемент НЕ соединен с первым входом вычислителя, выход которого через первый ждущий мультивибратор соединен с входом второго триггера и первыми входами первого и второго оперативных запоминающих устройств и первого и второго ключей, выходы первого и второго ключей соединены с вторыми входами соответственно первого и второго оперативных запоминающих устройств, выходы которых соединены с вторым и третьим входами вычислителя, выход первого триггера соединен с первыми входами третьего и четвертого ключей,выходы которых соединены с четвертым и пятым входами вычислителя соответственно, выход второго триггера соединен с вторым входом четвертого ключа, входами второго и третьего элементов НЕ и входом второго ждущего мультивибратора, первый выход которого соединен с шестым входом вычислителя, а второй выход с третьим входом первого оперативного запоминающего устройства, выход . второго элемента НЕ соединен с вторым входом третьего ключа, выход третьего элемента НЕ соединен с входом третьего ждущего мультивибратора первый выход которого соединен с седьмым входом вычислителя, а второй - с третьим входом второго опера тивного запоминающего устройства, выходы усилителей соединены с входами первого и второго преобразователей напряжение - частота, первые выходы которых соединены с третьими входами третьего и четвертого ключей соответственно, вторые выходы первого и второго преобразователей соединены с вторыми входами первого и второго ключей соответственно, а индикаторная решетка расположена между измерительной решеткой и фотоприемниками.

   >

   ,1072081