SU1510083A1 - Преобразователь перемещени в код - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к информационно-измерительной вычислительной технике и может быть использовано , в частности, дл  оперативного контрол  сварочных перемещений и деформаций широкого класса изделий в процессе сварки. Целью изобретени   вл етс  повышение точности и расширение области применени  преобразовател . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь перемещени  в код, содержащий излучатель, оптически св занный через коллиматор и анализатор с фотоприемным устройством, формирователь начала отсчета, реверсивный двигатель, формирователь выходного кода, введены второй формирователь выходного кода, блок управлени , измерительный растр, фоторегистрирующее устройство, элемент ИЛИ, и одновибратор. В качестве излучател  примен етс  двухчастотный лазер, вырабатывающий два соосных луча с длинами волн 21 и 22. Х- образна  форма анализатора и конструкци  фотоприемного устройства позвол ют получать на выходах фермирователей выходного кода коды координат N¹ и N² от различных лучей 21 или 22, что позвол ет выбирать нужную пару координат в зависимости от необходимой погрешности. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

UiLf

1%

Ии .

сд

31510083

выходного кода, введены второй формирователь выходного кода, блок уп- равлени , измерительный растр, фото- ре гистрирующее устройство, элемент с ИЛИ и одновибратор. В качестве излучател  примен етс  двухчастотный лазер, вырабатывающий два соосных луча с длинами волн 21 и 22. Х-образ-i

на  форма анализатора и конструкци  фотоприемного устройства позвол ют получать на выходах формирователей выходного .кода коды координат N и N2, от различных лучей 21 или 22, что позвол ет выбирать нужную пару координат в зависимости от необходимой погрешности, 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относитс  к информационно-измерительной и вычислительной технике и может быть использовано, в частности, дл  оперативного контрол  сварочных перемещений и деформа- ций широкого класса изделий в процессе сварки.

.-.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и расширение области применени  преобразовател .

На фиг. 1 изображена структурна  схема преобразовател  перемещени  в код и блока формировани  выходного кода; НД фиг. 2 - конструкци  анализатора и фотоприемного устройства, взаимное расположение фотоприемникрв на фиг. 3 - пример определени  коор- .динат .анализатора относительно лазерного луча.

Преобразователь содержит излучатель 1, коллиматор 2(, анализатор 3, фотоприемное устройство 4, формирователь 5 начала отсчета, реверсивный двигатель 6, формирователь 7 выходного кода, измерительный растр 8 с прозрачным окном 9, фоторегистрирую- щее устройство 10, формирователь 11 выходного кода, блок 12 управлени , элемент ИЛИ 13, одновибратор 14, кажда|й из формирователей 7 и 11 выходного кода содержит формирователи 15 и 16 импульса, триггеры 17 и 18, элементы И 19 и 20, счетчики 21 и 22 буферные регистры 23 и 24, блок 25 сложени , кодов, блок 26 вычитани 

кодов. Фотоприемное устройство 4 со

держит линейные фотоприемники 27-30.

Анализатор 3 выполнен в виде X- образного перекрести  и установленного на рамке 31 и состо щего из струн 32 и 33. Струна 32 расположена под углом сорок п ть градусов по отношению к оси X,  вл ющейс  направлением сканировани , а струна 33 расположена перпендикул рно первой в

15

20

30

35 40 45

50

с плоскости анализатора 3, причем середины струн 32 и 33 совмещены. Фотоприемное устройство 4 установлено на рамке 31 и состоит из четырех линейных фотоприемников 27-30, линейные размеры которых совпадают или больше размеров струн 32 и 33 анализатора 3, при этом фотоприемники 27 и 28 работают на длине волны ,, , а фотоприемники 29 и 30 - на длине волны )), причем концы фотоприемников 27 и 29 расположены напротив концов струны 32, а плоскости фотоприемников 27 и 29 расположены параллельно струне 32, концы фотоприемников 28 и 30 расположены напротив концов струны 33, а плоскости фотоприемников 28 и 30 расположены параллельно струне 33 таким образом, чтобы обеспечить оптическую св зь фотоприемников 27 и 29 с излучателем 1 только через струну 32, а фотоприемников 28 и 30 - только через струну 33, причем выходы фотоприемников 27-30  вл ютс  выходами фотоприемного устройства 4. В качестве излучател  1 используетс  двухчастотный лазер, при ЭТОМ излучатель 1 оптически св зан через коллиматор 2 и анализатор 3 с фотоприемным устройством 4 посредством двух соосных лучей, причем один луч имеет длину волны А, , а другой луч имеет длину волны

Преобразователь работает следующим образом.

Излучатель 1, в качестве которого может быть использован, например, АИГ-лазер, работающий в режиме генерации второй гармоники, с закрепленным на нем коллиматором 2 устанавливаетс  на неподвижной базовой оснастке и примен етс  дл  задани  опорно го направлени  с помощью двух соосных лучей с длинами волн Д, (1,06 мкм)

5,

и Ai (0,53 мкм). Анализатор 3 и св занные с ним фотоприемное устройство 4, формирователь 5 начала отсчета , реверсивный двигатель 6, измерительный растр 8 с прозрачным окном 9 и фоторегистрирующее устройство 10 расположены в контролируемой точке объекта. Расположение остальных блоков может быть произвольное. Реверсивный двигатель 6 обеспечивает возвратно-поступательное движение анализатора 3 с фотоприемным устройством 4 и измерительного растра 8 с прозрачным окном 9 в плоскости, перпендикул рной опорному направлению. При движении каретки реверсивного двигател  6 вправо прозрачное окно 9 пересекает формирователь 5 начала отсчета, на выходе которого по вл етс  импульс начала отсчета .,(, Импульс Т но устанавливает выходы триггеров 17 и 18 в единичное состо ние и производит запись кода начальной установки NQ, и N, соответствующего заданным координатам- Хд и Y, поступающего на входы формирователей 7 и 11 выходного кода, в счетчики 21 и, 2.. Причем на входах элементов И 19 и 20 по вл етс  последовательность счетных импульсов Т. с выхода фоторегистрирующего устройств а 10, количество которых пропорционально перемещению каретки. -Так как на вторых входах элементов И 19 и 20 присутствует уровень логической единицы счетные импульсы проход т на счетные входы счетчиков 21 и 22. При пересечении анализатором 3 опорных лучей , и TI.. струны 32 и 33 с диффузно- отражающей поверхностью рассеивают излучение в плоскости, задаваемой опорным лучом и нормально к оси струны (фиг. 2). Фотоприемники 27 и 29 принимают излучение рассе нное струной 32, а фотоприемники 28 и 30 - струной 33. Линейные фотоприемники могут быть заменены на фотоприемники с малой фоточувствительной областью, но в этом случае они допжны располагатьс  в фокусах соответственно сори ентированных цилиндрических линз. На выходах фотоПриемников формируютс  импульсы и поступают на входы формирователей 15 и 16. Формирователи 15 и 16 могут быть выполнены, например , по известной схема фиксации положени  максимума импульса, позвол ющей реализовать потенциально мет

0083

рологические возможности преобразовател . Таким образом, на выходах формирователей 15 и 16 формируютс  импульсы Т, и Т2 соответственно, положени  передних фронтов которых соответствуют максимумам сигналов на выходах фoтoпpиe fflикoв 27-30. В случае , если опорный луч находитс  по

Q отношению к перекрестию анализатора выше траектории, по которой перемещаетс  центр перекрести  (фиг. 3), в первую очередь его пересечет струна 32 в точке Х1, а затем - струна 33

5 в точке Х2. Следовательно, первым сформируетс  импульс Т,, а затем - импульс Т. В противном случае первым сфорьшруетс  импульс Т. Эти импульсы подаютс  на входы сброса тригге0 ров 17 и 18 и устанавливают их выходы в нулевое состо ние. При этом прохождение счетных импульсов Т через элементы И 19 и 20 прекращаетс , а на выходах счетчиков 21 и 22 устанав5 ливаютс  коды N, и N2 , соответствующие положени м анализатора 3 - XI и Х2 относительно начального положени  Хр. Причем на выходе элемента 1-ШИ 13 формируетс  импульс, фронт

эд которого соответствуе.т моменту по в .лени  импульса начала отсчета Т

Но

а срез - моменту по влени  последнего импульса на выходе фотоприемного устройства и несущего информацию о том, что цикл измерени  закончен. Од- новибратор 14 формирует по срезу импульса с выхода элемента ИЛИ 13 импульс Конец преобразовани  Т , который мен ет пол рность напр жени  - питани  реверсивного двигател  6, вследствие чего анализатор 3 с закрепленными на нем блоками начинает перемещатьс  в обратном направлении. Этим же импульсом в буферные регистры 23 и 24 производитс  запись кодов 5 ,. I ,, I

N и N , установившихс  на выходах счетчиков 21 и 22. При перемещении анализатора 3 в крайнее левое положение прозрачное окно 9 пересечет формирователь 5 начала отсчета, на выходе которого при этом по витс  импульс, устанавливающий в блоке 12 управлени  первоначальное положение, и цикл преобразовани  возобновитс . И-з фиг. 3 .видно, что вследствие выбранной геометрии анализатора 3, по результатам измерени  координат XI и Х2 текущие координаты лазерного луча XI и Y3 относительно заданного

начального значени  Х и Y можно найти следующим образом.

XI « (XI + Х2)/2,

Y1 (Х2 - Х1)/2. (1)

В двоичном коде зависимости (1)  аписываютс  в виде

(N:

(N4 . N

N;

)/2, )/2

(2)

Коэффициент 1/2 может быть учтен, например, при выборе шага изкери- 15 тельного растра 8. Таким образом, задача нахождени  координат контролируемой точки объекта по результатам измерений сводитс  к решению уравнений:20

N, + Nj,

N; - N;

(3)

Последние зависимости реализуютс  с помощью блоков 25 и 26 суммировани  и вычитани  кодов. При этом код на выходах формировател  7 выходного кода соответствует координатам контролируемой точки объекта относитель- но опорного луча Л, - N( /,), Nu(4), а на выходах формировател  11 выходного кода - относительно опорного луча Л - NxC)., N(2) Причем опорный лазерный луч А- используетс  как контрольный.

Таким образом, по вл етс  дополнительна  возможность увеличени  точности измерений за счет выборки только тех измерений, которые удовлетвор ют условию

пустимые погрешности измерений.

Claims (2)

1.Преобразователь перемещени  в код, содержащий анализатор, механически св занный с реверсивным двига- телем, излучатель, оптически св занный через коллиматор и анализатор с фотоприемным устройством, первый выход которого соединен с первым вхо0

5 0

5 О

5

0

5

0

дом первого формировател  выходного кода, второй вход которого подключен к выходу формировател  начала отсчета , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  области применени  преобразовател , в него введены фоторегистрирую-. щее устройство, второй фотопреобразователь выходного кода, блок управлени , элемент ИЛИ, одновибратор, измерительный растр с прозрачным окном, механически св занный с реверсивным двигателем и оптически - с формирователем начала отсчета и. с фоторегистрирующим устройством, второй выход фотоприемного устройства соединен с первым входом второго формировател  вькодного кода, выход формировател  начала отсчета соединен с первым входом блока управлени  и с вторым входом второго формировател  выходного кода, третий и четвертый выходы фотоприемного устройства соединены с третьими входами соответственно первого и второго формирователей выходного кода, выход фоторегистрирующего устройства соединен с четвертыми входами первого и второго формирователей выходного кода, п тые и шестые входы которых  вл ютс  входами установки начального кода преобразовател , а первые и вторые выходы соединены с соответствующими входами элемента ШШ, выход которого соединен с входом одновиб- ратора, выход которого соединен с вторым входом блока управлени  и с седьмыми входами первого и второго формирователей выходного кода,третьи и четвертые выходы которых  вл ютс  выходами преобразовател , выход блока управлени .соединен с реверсивным двигателем.

2.. Преобразователь по п. 1, о т - личающийс  тем, что формирователь выходного кода содержит первый и второй формирователи импульса , первый и второй триггеры, первый и второй элементы И, первый и второй счетчики, первый и второй буферные регистры, блок сложени  кодов и блок вычитани  кодов, входы первого и второго формирователей импульса  вл ютс  соответственно первым и третьим входами формировател  выходного кода, а выходы соединены с первыми входами соответственно первого и второго триггеров, выходы ко27

30

Вид А по8ери11/по

21

Фие.г

Y Ус

л; i xt

.З