ю аyu a
соwith
05 00 I1 Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам дл измерени геометрического положени объектов, и может быть использовано в системах цифрового позиционировани подвижных органов станков Цель изобретени - повышени(2 точности устройства. На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - взаимное расположение элементов устройства. Устройство содержит блок 1 формировани сигналов считывани , состо 1ций из источника 2 света (осветител ) растровой шкалы 3, кодовой шкалы 4, фокусируклцего элемента 5, формировател 6 сигналов изображени и формировател 7 кодов, регистр 8 сдвига, синхрогенератор 9, первый 10, второй 11| третий 12, четвертый 13, п тый 14 и шестой 15 триггеры, первый 16, второй 17 и третий 18 элементы И коммутатор 19, блок 20 пам ти, формирователь 21 пачки импульсов, счетчик 22 импульсов и регистр 23. Устройство работает следующим образом . Растрова шкала 3, представл ннца собой плоскую пластину (или ленту) из прозрачного материала с нанесенными на нее непрозрачными штрихами, либо из непрозрачного материала с прорез ми, освещаетс с помощью осве тител 2. Лучи света, проход через прозрачные участки растровой ш:калы, воспринимаютс фокусирующим элементо 5, который проецирует изображение ра тровой шкалы на светочувствительную поверхность формировател 6. Опрос элементов формировател 6 осуществл етс с помощью регистра 8 сдвига, вход каждого разр да которог соединен с соответствующей чейкой формировател . В регистр 8 периодически происходит запись информации с формировател 6 по сигналу записи с первого выхода синхрогенератора 9. При считыва нии информации из регистра 8, т.е. при сдвиге ее, на вь1ходе регистра по вл ютс видеоимпульсы от тех чее формировател , которые освещены. Дл определенности предположим, что штри хи растровой шкалы светлые. Тогда на выходе формировател 6 видеоимпульсы по вл :ютс от тех чеек, на которые спроецированы штрихи. Шаг нанесени штрихов выбираетс таким образом, что 3 . X бы он был меньше длины светочувствительной части формировател 6. Номер каждогоштриха закодирован (например, с помощью продольных дорожек) на кодовой шкале 4 и определ етс в процессе считывани информации с помощью формировател 7, на выходах которого по вл етс код номера текущего штриха , . наход щегос з зоне формировател . Значение величины, характеризующей положение каждого щтриха на растровой шкале, хранитс в блоке 20 пам ти. Таким образом, зна номер текущего -штриха и рассто ние от кра формировател 6 до кра штриха (фиг.2), можно определить положение формировател 6 относительно растровой шкалы. При этом погрешность определени указанного положени не превышает значени двух шагов элементов формировател 6 сигналов и не зависит от измер емой длины. Кроме того, не предъ вл етс особых требований по точности изготовлений растровой шкалы, так как после ее изготовлени производитс точное измерение рассто ни каждого штриха до начала растровой шкалы с последующей записью полученных значений в блок 20 пам ти. Так как информаци о положении штрихов растровой шкалы заноситс в посто нную пам ть , то она тер етс при отключении питающего напр жени , что существенно повышает надежность работы устройства. Дл определени номера с итываёмого штриха растрова шкала 3 совмещена с кодовой шкалой 4, на которую нанесены кодовые дорожки. При этом каждому шагу штрихов соответствует свой двоичный код, который считьгоает с с помощью формировател 7. Кодова и растрова шкалы могут быть выполнены на едином основании. Формирователь 7 представл ет собой набор чувствительньк элементов, расположенных в два р да (фиг.2). Число элементов в каждом р ду соответствует числу дорожек кодовой шкалы 4, причем считывание информации с каждой дорожки производитс с помощью двух элементов. Така конструкци формировател прин та дл устранени неопределенности в месте смены кода номера штриха растровой шкалы. При этом на выходах каждого р да элементов формировател 7 вырабатываетс свой код. Эти коды различаютс на. границе смены номера шага. Дл определени истинного значени кода номеpa шага производитс анализ значени первой чейки формировател 6 видео сигналов. В зависимости от того, све лый этот элемент или темный, код номера шага считываетс соответственно с одного или другого р да элементов формировател 7. Выбор того или иног кода номера шага производитс с помощью коммутатора 19. На первом выходе синхрогенератора 9 периодически формируетс сигнал записи, который производит запись информации в регистры 8 и 23, сброс триггеров 10-12 в состо ние О и установку триггера 15 в состо ние 1 Сдвиг информации в регистре 8, а так же в триггерах 10, 11, 13 и 14 произ водитс с помощью тактовых импульсов с второго выхода синхрогенератора 9, частота следовани которых выбираетс такой, чтобы между двум импульсами записи с первого выхода синхрогенератора прошло не менее К тактовых импульсов с второго выхода синхрогенератора , где К - число разр дов регистра 8. При этом сдвиг информации в-регистре 8 и в триггерах 10, 11, 13 и 14 производитс по заднему фрон ту тактовых импульсов. После окончани следовани импуль са .записи триггеры 10-14 сброшены, триггер 15 установлен, в регистр 23 записываетс текущее значение положени формировател - 6 относительно растровой шкалы 3, а в регистр 8 записываетс состо ние чеек формировател 6. С приходом первого тактового импульса в триггер 13 переписываетс с.одержимое выходного разр да регистра 8, на выход регистра 8 выдвигаетс содержимое второго разр да триггер 10 устанавливаетс в состо |ние 1, так как на его входе D посто нно действует сигнал Г.Если на первую чейку формировател 6 спро- ецировано изображение штриха, то в первом разр де регистра 8 записываетс состо ние 1 и после, прихода первого тактового импульса триггер 13 устанавливаетс по входу D в состо ние 1. При этом на выходе элемента И-18 по вл етс сигнал, устанавливанлций триггер 12 в состо ние 1, и на выходе коммутатора 19 по вл етс код номера шага, снимаемый с его входа В . Если перва чейка формировател темна , т.е. не принадлежит проекции штриха, то с приходом первого тактового импульса триггер 13 остаетс н состо нии О, установки триггера 12 не происходит и на выходе коммутатора 19 присутствует код номера шага, снимаемый с его выхода А . Код номера шага с выхода коммутатора 19 подаетс на адресную шину блока 20, в котором по этому адресу записано значение рассто ни от кра растровой шкалы до кра штриха. Считанное на пгину данных число подаетс на информационную шину счетчика 22. С приходом второго тактового импульса это число записываетс в счетчик 22 сигналом с выхода элемента И 16. С приходом заднего фронта второго тактового импульса триггеры 10 и 11 устанавливаютс в состо ние 1 и на выходах элементов И 16 и 18 действует сигнал О. Таким образом, на выходах элементов И 16 и 18 по вл етс импульс один раз за цикл измерени . В то же врем после прихода второго тактового импульса элемент И 17 подготовлен к пропусканию тактовых импульсов на вход формировател 21, так как триггеры 11 и 15 наход тс в состо нии 1. Так как триггеры 13 и 14 вл ютс триггерами типа D (триггеры задержки), соединенными в цепочку, то на выходе триггера 14. повтор етс сигнал выхода регистра 8 с задержкой на два такта. Таким образом, начина с второго такта на выход элемента И 17 проход т тактовые импульсы до тех пор, пока не происходит переход триггера 14 из состо ни 1 в состо ние О. Такой переход соответствует окончанию следоьани первого видеоимпульса от штриха . При этом триггер 15 переходит в состо ние О, так как на его входеD посто нно действует сигнал О, и дальнейшее прохождение тактовых импульсов на выход элемента И 17 прекращаетс . Число тактовых .импульсов, прошедших на выход элемента И 17, равно числу чеек формировател 6 от его кра до кра штриха. Так как измерение значени и запись полученной величины удобно вести в единицах длиы , то дл перевода числа чеек в их длину используетс формфователь 2 Г, выполн ющий функцию умножител на посто нный коэффициент. С приходом каждого импульса на 11ход такого формировател на его выходе формируетс пачка импульсов.05 00 I1 The invention relates to automation and computing, in particular, to devices for measuring the geometrical position of objects, and can be used in digital positioning systems of moving bodies of machine tools. The purpose of the invention is to increase (2 accuracy of the device. Figure 1 shows the block diagram of the device Fig. 2 shows the mutual arrangement of the elements of the device. The device comprises a block of forming readout signals 1, consisting of a source 2 of light (illuminator) of a raster scale 3, a code scale 4, and focusing ment 5, imager 6 image signals and imager 7 codes, shift register 8, clock generator 9, first 10, second 11 | third 12, fourth 13, fifth 14 and sixth 15 triggers, first 16, second 17 and third 18 elements AND switch 19, memory block 20, pulse generator 21, pulse counter 22, and register 23. The device operates as follows: A raster scale 3, which is a flat plate (or tape) of transparent material with opaque strokes applied to it, or opaque material with slots, illuminated using the illuminator 2. Rays of light, passage through the transparent areas of the raster line: feces, are perceived by focusing element 5, which projects the image of the raster scale on the photosensitive surface of the imaging unit 6. Interrogation of the imaging unit 6 is performed using the shift register 8, the input of each bit Yes, which is connected to the corresponding cell of the former. Register 8 periodically records information from the imaging unit 6 by the write signal from the first output of the clock generator 9. When reading information from register 8, i.e. when shifting it, at the upset of the register, video pulses from those shapers appear that are illuminated. For definiteness, suppose that the strokes of the raster scale are light. Then, at the output of the imaging unit 6, the video pulses follow the cell from those cells onto which strokes are projected. The step of applying the strokes is chosen in such a way that 3. X would be less than the length of the photosensitive part of the former 6. The number of each dash is encoded (for example, using longitudinal tracks) on code scale 4 and is determined in the process of reading information using the former 7, at the outputs of which the code of the current stroke appears,. located in the shaper zone. The value of the value characterizing the position of each chip on the raster scale is stored in memory block 20. Thus, knowing the number of the current bar and the distance from the edge of the shaper 6 to the edge of the dash (FIG. 2), it is possible to determine the position of the shaper 6 relative to the raster scale. At the same time, the error in determining the specified position does not exceed the two steps of the elements of the signal generator 6 and does not depend on the measured length. In addition, there are no special requirements for the accuracy of raster scale production, since after its production, an accurate measurement of the distance of each bar to the beginning of the raster scale is made, followed by recording of the obtained values in memory block 20. Since the information about the position of the lines of the raster scale is stored in the permanent memory, it is lost when the supply voltage is disconnected, which significantly increases the reliability of the device. To determine the number of the stroke being displayed, raster scale 3 is combined with code scale 4, on which code tracks are applied. At the same time, each step of the strokes corresponds to its own binary code, which is combined with the help of the imaging unit 7. The code and raster scales can be performed on a single basis. Shaper 7 is a set of sensitive elements arranged in two rows (Fig. 2). The number of elements in each row corresponds to the number of tracks of the code scale 4, and information from each track is read using two elements. Such a shaper design is designed to eliminate uncertainty at the place where the code of the stroke number of the raster scale is changed. In this case, at the outputs of each row of elements of the former 7, its own code is generated. These codes differ by. border number change step. To determine the true value of the step number code, the first cell of the driver 6 of the video signals is analyzed. Depending on whether this element is dark or dark, the step number code is read from one or another row of generator 7 elements. The choice of one or another step number code is made using switch 19. At the first output of clock generator 9, a recording signal is periodically generated which records information in registers 8 and 23, flushes triggers 10-12 to state O and sets trigger 15 to state 1 Information in register 8 is shifted, as well as triggers 10, 11, 13 and 14 are made using clock impulses from the second output and the synchronizing generator 9, whose following frequency is chosen so that between two recording pulses from the first output of the synchronizing generator passes at least K clock pulses from the second output of the synchronizing generator, where K is the number of register bits 8. The information shift in the register 8 and in the triggers 10, 11, 13 and 14 are produced on the falling edge of the clock pulses. After the completion of the pulse. Records triggers 10-14 are reset, trigger 15 is set, register 23 records the current position of the driver - 6 relative to the raster scale 3, and register 8 records the state of the driver cells 6. With the arrival of the first clock pulse in the trigger 13 rewrites the content of the output bit of register 8, the output of the register 8 is pushed out the contents of the second bit trigger 10 is set to state 1, because at its input D the signal G. continuously acts. If the first cell of the imaging unit 6 the image of the stroke is projected, state 1 is recorded in the first digit of register 8, and after the arrival of the first clock pulse, trigger 13 is set by input D to state 1. At the output of element I-18, the signal appears trigger 12 to state 1, and at the output of switch 19 a step number code appears, taken from its input B. If the first cell of the former is dark, i.e. does not belong to the projection of the stroke, then with the arrival of the first clock pulse, the trigger 13 remains in state O, the installation of trigger 12 does not occur, and the output of the switch 19 contains the code of the step number taken from its output A. The step number code from the output of the switch 19 is fed to the address bus of the block 20, in which at this address the value of the distance from the edge of the raster scale to the edge of the stroke is recorded. The number read on the data pguin is fed to the information bus of the counter 22. With the arrival of the second clock pulse, this number is recorded into counter 22 by a signal from the output of the element I 16. With the arrival of the trailing edge of the second clock pulse, the triggers 10 and 11 are set to state 1 and at the outputs of the elements Both 16 and 18 are affected by the signal O. Thus, at the outputs of the elements 16 and 18, an impulse appears once per measurement cycle. At the same time, after the arrival of the second clock pulse, the And element 17 is prepared to pass the clock pulses to the input of the former 21, since the triggers 11 and 15 are in state 1. Since the triggers 13 and 14 are type D triggers (delay triggers) connected in a chain, then the output of the trigger 14. repeats the output signal of the register 8 with a delay of two cycles. Thus, starting from the second clock of the output element I 17, the clock pulses pass until the trigger 14 transitions from state 1 to state O. Such a transition corresponds to the end of the first video pulse following the stroke. In this case, the trigger 15 enters the state O, since at its input D the signal O constantly acts, and the further passage of the clock pulses to the output of the element And 17 stops. The number of clock pulses passed to the output of the element And 17 is equal to the number of cells of the driver 6 from its edge to the edge of the stroke. Since the measurement of the value and the recording of the obtained value are conveniently carried out in units of length, a 2 G formformer is used to convert the number of cells to their length, performing the function of a multiplier by a constant coefficient. With the arrival of each pulse at the output of such a driver, a packet of pulses is formed at its output.
512512