SU1334045A1 - Устройство измерени перемещени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к конт- . рольно-измерительной технике и может быть использовано при измерении линейных и угловых перемещений в устройствах с растровыми сопр жени ми различного типа при измерении перемещений с помощью р да последовательно установленных измерительных одно/ родных мер. Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона и повьше- ние быстродействи  за счет применени  множества индикаторных растров, интерпол ции измерительных импульсов соседних считывающих систем. Достижение цели обеспечиваетс  тем, что с объектом совмещаетс  измерительный растр 1, а считывание проводитс  множеством индикаторных растров 2-6, информаци  с которых снимаетс  блоками 12, 13 ключей путем последовательного подключени  к фазометрам 14 и 15, выходные импульсные последовательности подвергаютс  интерпол ции в интерпол торах 16, 17. В фазометрах 14, 15 масштабные операции над квадратурными сигналами осуществл ют , в частности, перемножители. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л 00 со 4 Ol

Description

1

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при измерении линейных и угловых неремещений в устройствах с растровыми сопр жени ми различного типа при измерении перемещени  с помощью р да последовательно установленных измерительных однородных мер.

Целью изобретени   влетс  расшире- ние диапазона и повышение е|5 1стродей- стви  за счет применени  множества индикаторных растров и интерпол ции измерительных импульсов соседних считывающих систем.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства измерени  перемещени ; на фиг.2 - блок-схема устройства с раскрытием структуры блока; на фиг.З пример реализации фазового дискриминатора .

Устройство содержит один или несколько измерительных растров 1, устанавливаемых на контролируемом объекте по оси его перемещени , два или несколько индикаторных растров 2 - 6 с фотопреобразовател ми 7 - 1 два блока 12, 13 ключей, два дискретных фазовращател  14, 15, два интерпол тора 16, 17, фазовый дискриминатор 18, коммутатор 19 и реверсивный счетчик 20, подключенный к выходу . коммутатора 19, блок 21 датчиков положени  и переключени , выход которого соединен с управл ющими входами „соответственно коммутатора 19 и фазовращател  14, 15 и блоков 12, 13 ключей , фотопреобразователи 7-1 подключены к блокам 12, 13 ключей, блок

12,фазовращатель 14 и интерпол тор

16соединены последовательно, блок

13,фазовращатель 15 и интерпол тор

17также соединены последовательно. Каждьш из дискретных фазовращателей 14, 15 выполнен в виде двух сумматоров 21, 22 (23,24), двух перемножителей 25, 26 (27,28), выходы которых соединены с вторыми входами первого 2 (23) и второго 22(24) сумматоров , инвертирующего усилител  29 (30), вход и выход которого соединены соответственно с первым входом сумматора 22(24) и входом первого перемножител  25 (27), вход второго перемножител  26(28) соединен с первым входом первого сумматора 21(23), цифроаналогового преобразоцател (ЦАП 31(32), выход которого соединен с

управл ющими входами первого 25 (27)

15

20

-JQ

340452 .

и второго 26 (28) перемножитепей, второго реверсивного счетчика- 33(34), выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразовател  31 (32), вход второго реверсивного счетчика 33(34)  вл етс  управл ющим входом дискретного фазовращател  14(15), а первые входа и выходы сумматоров 21(23)  вл ютс  его входами и выходами .

Блок 21 датчиков положени  и- переключени  может содержать два или несколько путевых датчиков 35 - 39, синхронизатор 40, переключатели 41, 42, датчики 35 - 39 подключены к синхронизатору 40, выходы которого подключены к переключател м 41, 42, выходы которых  вл ютс  выходами блока 21, генератор 43 импульсов, подклю- - ченный к входам переключателей 41, 42.

Фазовый дискриминатор 18 может содержать два элемента И 44, 45, два 25 триггера 46, 47, подключенных к их выходам, элемент ИЛИ 48, соединенный с выходами триггеров 46, 47, и схему 49 задефжки, включенную между выходом элемента ИЛИ 48 и управл ющими входами триггеров 46, 47.

Устройство работает следующим образом .

В зависимости от величины измер емого перемещени  и конструкции устройства возможна установка на объекте одного измерительного растра 1 и сопр жение с ним нескольких индикаторных растров 2,3,4, установленных на рассто ние друг от друга не боль- 40 ше длины измерительного растра 1, либо установка на сзбъекте нескольких измерительных растров 1 и сопр жение с ними двух индикаторных растров 2, 3 с аналогичной первому случаю уста- 45 новкой растров, при этом индикаторные растры образуют перекрывающие растровые сопр жени  с соседними измерительными растрами. Так, напри- мер, при движении контролируемого объекта, т.е. при перемещении измерительных растров , с выхода фотопреобразователей 7, 8 поступают квадратурные гармонические сигналы, которые через фазовращатели 14, 15 поступают на вход интерпол торов 16, 17, которые формируют счетные измерительные импульсы, цена которых

30

35

50

55

d, где d - период растрового со31

пр жени , 4. Интерпол торы 16, 17 вырабатывают сигналы, определ ющие направление счета импульсов в зависимости от направлени  перемещени  объекта . В общем случае измерительные импульсы с двух фотопреобразователей 7, 8  вл ютс  нефазированными, а величина их фазового рассогласовани 

ственнрго сдвига периодов растровых сопр жений по оси измерени . Дп  двух соседних фотопреобразователей t J, при этом фазовое рассогласование интерпол ционных счетных импульсов

./2 I ,

15

где п - число интерпол цион20

30

ЛЦ пропорциональна величине простран- IQ ранее работавшего канала, идентичным

новым. Таким образом осуществл етс  переход с одного растрового сопр жени  на другое.

Работой фазового дискриминатора 18 управл ет блок 21, в котором синхронизатор 40 по сигналам путевых датчиков 35, 36 в зависимости от направлени  движени  обьекта, т.е. очередности следовани  измерительных растров 1, определ ет рабочий и фазируемый каналы, управл ет работой переключателей 41, 42 дл  выработки . управл ющего сигнала фазовращателей 14, 15, т.е. их масштабного коэффи- 25 циента, запоминание которых ведет реверсивный счетчик и ЦАП соответствующего фазовращател . В исходном состо нии, например, когда фотопреобразователь 7 и индикаторный растр 2 наход тс  во взаимодействии с измерительным растром 1, а индикатор- ньш растр 3 не взаимодействует с вторым измерительным растром 1, счетные измерительные импульсы поступают на реверсивный счетчик 20 с интерпол тора 16, а фазовращатель 14 этого канала может находитьс  в произвольном состо нии.

При дальнейшем движении контролируемого объекта, т.е. по мере по влени  сигналов с фотопреобразовател  8 и ухода объекта от фотопреобразовател  7 (о чем свидетельствуют путевые датчики 35(36), за врем  одновремен- 45 ной работы двух фотоприемников 7 и 8 происходит фазирование импульсов интерпол тора 17 относительно импульсов интерпол тора 16. При достижении

и соответствующих потенциалов путевЕзГХ датчиков 35, 36 коммутатор 19 подключает к счетчику 20 импульсы СИ интерпол тора 17. При этом триггеры 46, 47 наход тс  в нулевом состо нии и элементы И 44, 45 разрешают прохождение импульсов разных последовательностей на установочные входы триггеров 46, 47.

Первый пришедший импульс из этих последовательностей устанавливает

ных счетных импульсов в одном периоде растрового сопр жени .

Таким o6pfei3OM, наиболее просто можно сфазировать интерпол ционные импульсные сигналы, т.к. нужно осу- ществить лишь фазовый сдвиг квадратурных сигналов одной последовательности по отношению к другой на +1/2

2

- , что осуществл етс  следующим

п

образом с помощью фазовращателей 14, 15.

На один вход сумматоров 21 и 23 поступают сигналы U coswt, а на вторые их входы - k-U sinut, т.е. вторые гармонические сигналы, прошедшие через инвертирующие усилители 29, 30 и перемножители 25, 27, а на входы других сумматоров 22 и 24 поступают первые гармонические сигналы k х X U coswt и вторые гармонические сигналы )t, прошедшие через перемножители 26, 28. (Масштабные операции ik-U sintot и tk«Un,cost4t могут быть осуществлены также потенциометром , цифроуправл емым резистором, включенным на вход сумматора, цифроуправл емым делителем напр жени ).

Аналоговую величину масштабного коэффициента и его запоминание осуществл ют ЦАП 31, 32, поразр дно подключенные к реверсивным счетчикам 33, 34.

Счетные измерительные импульсы СИ и СИ поступают с выходов интерпол торов 16, 17 на вход фазового дискриминатора 18, которьм определ ет отставание - опережение импульсных последовательностей и совместно с синхронизатором 40 и переключател ми 41 и 42 подключает генератор 43 импульсов к реверсивному счетчику фазируемого ка35

40

50

55

нала на суммирующий или вычитающий вход. Накопление импульсов идет до осуществлени  поворота на необходимый угол, т.е. до . В этот момент по сигналу блока 21 коммутатор 19 подключает на вход реверсивного счетчика 20 измерительные импульсы фазируемого канала вместо импульсов

15

. 25

20

. 25

30

. 25

. 25

35

45

40

50

55

свои триггер в единичное состо ние, и этот триггер запрещает прохождение импульсов другой последовательности. Элемент ИЛИ 48 совместно со схемой 49 задержки вырабатывает импульс сброса в нулевое состю ние триггеров 46, 47 и подготавливает фазовый дискриминатор к новому циклу. Импульсные сигналы с вьгхода триггера 46, 47 индицируют знак фазового рассогласовани  (tйЮ импульсных последователь- костей. Эти импульсы могут быть использованы дл  выработки посто нного

потенциала знака фазового рассогласо- ходу блока датчиков положени  и певани  с помощью третьего вспомогательного триггера, установочные входы которого подключаютс  к выходам триггеров 46, 47; кроме того, импульсы могут непосредственно в качестве Импульсов генератора 43 поступать через переключатели 41, 42 на соответствующие входы счетчиков 33, 34.

При наличии множества индикаторных растров 2 - 6 и одного измерительного растра 1 блоки 12, 13 ключей поочередно подключают квадрв.турные сигналы соседних фотопреобразователей к фазовращател м 14 или 15.

Claims (2)

1. Устройство измерени  перемещени , содержащее оптически св занные измерительный растр, св занный с объектом , два индикаторных растра с фотопреобразовател ми , два дискретных фазовращател , коммутатор, реверсивный счетчик, вход которого подключен к выходу коммутатора, блок датчиков положени  и переключени , выход которого соединен с управл ющим входом коммутатора и управл ющими входами двух дискретных фазовращателей, фазо- вьй дискриминатор, выход которого

-

13340456

соединен с управл ющим входом блока датчиков положени  и перемещени , отличающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона и повы- шени  быстродействи  измерений, оно снабжено дополнительными индикаторными растрами с фотопреобразовател 

ми двум  блоками ключей, входы и выходы которых соединены соответственно с фотопреобразовател ми и информационными входами двух дискретных фазовращателей, управл ющие входы двух блоков ключей подключены к вы

реключени , двум  интерпол торами, входы которых подключены к выходам двух дискретных фазовращателей, выходы двух интерпол торов соединены с входами фазового дискриминатора и информационными входами коммутатора.

0

2. Устройство по п.1, о т л и - чающеес  тем, что дискретный 5 фазовращатель выполнен в виде двух сумматоров, первые входы и выходы которых  вл ютс  соответственно входами и выходами дискретного фазовращател , двух перемножителей, выходы которых соединены с вторыми входами первого и второго сумматора, инвертирующего усилител , вход и выход которого соединены соответственно с первым входом второго сумматора и входом первого перемножител , вход второго перемножител  соединен с пер- входом первого сумматора, цифро- аналогового преобразовател , выход которого соединен с управл ющими входами первого и второго перемножителей , реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом цифроанало- гового преобразовател , вход реверсивного счетчика  вл етс  управл ющим входом дискретного фазовращател .

5

0

JCZII

Составитель Т.Айсин Редактор М.Циткина Техред М.ДВДЫК Корректор М.Демчик

Заказ 3955/40 Тираж 676Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие,г.Ужгород,ул.Проектна ,4

Сриг.З