SU1714633A1

SU1714633A1 - Objects locator

Info

Publication number: SU1714633A1
Application number: SU904836148A
Authority: SU
Inventors: Сергей Жанович Кишенский; Сергей Вениаминович Каменский; Александр Леонидович Кузьмин; Ольга Юрьевна Христенко
Original assignee: Московский Институт Инженеров Гражданской Авиации
Priority date: 1990-04-19
Filing date: 1990-04-19
Publication date: 1992-02-23

Abstract

Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах цифрового позиционировани подвижных объектов и измерительных системах. Цель изобретени - повышение быстродействи . Поставленна цель достигаетс путем параллельного формирований сигналов изображени и исключени процесса формировани пачек импульсов, что обеспечиваетс введением последовательно соединенных дешифратора, второго блока пам ти и сумматора. 2 ил.The invention relates to automation and computing and can be used in digital positioning systems for moving objects and measurement systems. The purpose of the invention is to increase speed. This goal is achieved by parallel formation of image signals and elimination of the process of forming pulse bursts, which is ensured by the introduction of serially connected decoder, second memory block and adder. 2 Il.

Description

Изобретение относитс к автоматике, в частности к устройству дл определени положени объектов, и может быть использовано в измерительных системах.The invention relates to automation, in particular, to a device for determining the position of objects, and can be used in measuring systems.

Цель изобретени - повышение быстродействи устройства.The purpose of the invention is to increase the speed of the device.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - пример конструктивного выполнени дешифратора .Figure 1 presents the block diagram of the proposed device; 2 shows an example of a constructive implementation of the decoder.

Устройство содержит блок 1 формировани сигналов считывани , включающий источник 2 света, растровую шкалу 3, кодовую шкалу 4, фокусирующий элемент 5, формирователь 6 сигналов изображени И формирователь 7 кодов, генератор 8 импульсов , первый 9 и второй 10 регистры, дешифратор 11, первый 12 и второй 13 блоки пам ти, коммутатор 14 и сумматор 15.The device comprises a read signal generation unit 1 comprising a light source 2, a raster scale 3, a code scale 4, a focusing element 5, an image signal generator 6 And a code generator 7, a pulse generator 8, the first 9 and second 10 registers, a decoder 11, the first 12 and the second 13 memory blocks, the switch 14 and the adder 15.

Дешифратор (фиг.2) содержит элементы НЕ 16, И 17. НЕ 18 и И 19 и шифратор 20.The decoder (figure 2) contains the elements NOT 16, AND 17. NOT 18 and And 19 and the encoder 20.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Растрова шкала3, представл юща собой плоскую пластину (или ленту) из прозрачного материала с нанесенными на нее непрозрачными штрихами либо из непрозрачного материала с прорез ми, освещаетс с помощью источника 2 света. Лучи света, проход через прозрачные участки растровой шкалы, воспринимаютс фокусирующим элементом 5, который проецирует изображение растровой шкалы на светочувствительную поверхность формировател 6. Выход каждого элемента формировател 6 соединен с соответствующим разр дом регистра 9. При записи информации в последний в разр ды, соответствующие освещенным чейкам (элементам) блока 6, записываютс единицы, в разр ды, соответствующие неосвещенным (затемненным ) элементам, - нулевые значени сигнала. Положим, что штрихи растровойA raster scale 3, which is a flat plate (or tape) of transparent material with opaque strokes applied to it or of opaque material with cuts, is illuminated with the help of light source 2. Rays of light, passage through the transparent areas of the raster scale, are perceived by the focusing element 5, which projects the image of the raster scale onto the photosensitive surface of the imaging unit 6. The output of each element of the imaging unit 6 is connected to the corresponding register bit 9. When recording information into the last bit corresponding to the illuminated the cells (elements) of block 6, units are written, and the bits corresponding to the unlit (darkened) elements are written to zero values of the signal. Put that strokes raster

шкалы - светлые (прозрачные). Тогда единичные значени записываютс в те разр ды регистра 9, которые соответствуют элементам блока 6, на которые сроецированы штрихи. Шаг нанесени штрихов выбираетс таким, чтобы он был меньше длины светочувствительной части формировател б. Номер каждого штриха закодирован 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 в зоне формировател . Значение величины (в единицах длины), характеризующей положение каждого штриха на растровой шкале, хранитс в блоке 12 пам ти. Значени величин (в единицах длины) рассто ний (их общее количество совпадает с количеством элементов формировател 6 сигналов изображени )от кра формировател 6 до кра штриха хран тс в блоке 13 пам ти. Таким образом, зна номер текущего штриха и рассто ние (в количестве элементов) от кра формировател 6 до кра штриха, можно определить положение формировател 6 (и объекта) относительно растровой и кодовой шкал, т.е. искомое положение объекта. При этом погрешность определени указанного положени не превышает значени (по длине ) двух шагов элементов формировател б и не зависит от измер емой длинь. Кроме того, не предъ вл етс особых требований по точности к изготовлению 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 12 пам ти и аналогичное измерение рассто ний от кра формировател б до кра штриха (по элементам формировател б) с последующей записью соответствующих рассто ний в блок 13 пам ти. Так как вс эта информаци заноситс в блоки посто нной пам ти (блоки 12 и 13), то она не тер етс при отключении питающего напр жени , что позвол ет получить высокую надежность устройства.scales - light (transparent). Then, the unit values are written into those bits of register 9, which correspond to the elements of block 6, onto which strokes are projected. The step of applying the strokes is chosen so that it is less than the length of the photosensitive part of the former. The number of each bar is encoded using longitudinal tracks on the code scale 4 and is determined in the process of reading information using the imager 7, the outputs of which appear the code of the number of the current bar located in the region of the imager. The value (in units of length) characterizing the position of each bar on the raster scale is stored in memory unit 12. The values (in units of length) of the distances (their total number coincides with the number of elements of the imaging unit 6 image signals) from the edge of the imaging unit 6 to the stroke edge are stored in memory block 13. Thus, knowing the number of the current stroke and the distance (in the number of elements) from the edge of the shaper 6 to the edge of the stroke, it is possible to determine the position of the shaper 6 (and object) relative to the raster and code scales, i.e. the desired position of the object. At the same time, the error in determining the specified position does not exceed the value (in length) of the two steps of the elements of the imager b and does not depend on the measured length. In addition, there are no special accuracy requirements for the manufacture of a raster scale, since after it has been manufactured, an accurate measurement of the distance of each bar before the raster scale begins, followed by recording of the obtained values into memory unit 12 and a similar measurement of the distance from the former b to the edge of the stroke (by the elements of the imager b) with the subsequent recording of the corresponding distances into the memory block 13. Since all this information is stored in blocks of the constant memory (blocks 12 and 13), it is not lost when the supply voltage is disconnected, which allows to obtain high reliability of the device.

Дл определени номера штриха растрова шкала совмещена с кодовой шкалой 4, на которую нанесены кодовые дорожки, при этом каждому штриху соответствует свой двоичный код, формируемый совокупностью кодовых дорожек, который считываетс с помощью формировател 7. Кодова и растрова шкалы могут быть выполнены на едином основании.To determine the number of the stroke, the raster scale is combined with code scale 4, on which code tracks are applied, each bar has its own binary code formed by a set of code tracks, which is read using shaper 7. Code and raster scales can be executed on a single basis.

Формирователь 7 представл ет собой набор чувствительных элементов, расположенных в два р да. 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 йыходах элементов каждого р да формировател 7 вырабатываетс свой (отличный от другого) код. Эти коды различаютс на границе смены номера шага. Дл определени истинного значени кода номера шага производитс анализ первой (младшей) чейки формировател б сигналов. В зависимости от того, светлый это элемент, или темный (в соответствии с этим в младший разр д регистра 9 записываетс соответственно 1 или О), код номера шага считываетс с одного или с другого р да элементов формировател 7. Этот выбор производитс с помощью коммутатора 14.Shaper 7 is a set of sensing elements arranged in two rows. 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. At the same time, on the outputs of the elements of each row of the former 7, a different (different from the other) code is generated. These codes are distinguished at the boundary of the step number change. To determine the true value of the step number code, the first (youngest) cell of the driver is analyzed. Depending on whether it is a light element or a dark one (accordingly, the low-order bit of register 9 is written 1 or O, respectively), the step number code is read from one or another number of elements of the imaging unit 7. This selection is made using a switch 14.

На выходе генератора 8 импульсов периодически формируетс сигнал, поступающий на синхровходы регистров 9 и 10. По этому сигналу в регистр 10 записываетс содержимое сумматора 15, представл ют щее собой величину положени объекта на предыдущем такте измерени , а в регистр 9 записываютс сигналы, сформированные на элементах формировател 6. При этом, если на первый (младший) элемент формировател 6 спроецировано изображение штриха (штрихи прозрачные), то в первом (младшем) разр де регистра 9 записываетс 1, котора , поступа на управл ющий вход коммутатора, коммутирует на его выходы содержимое входов В коммутатора 14. Если первый элемент формировател б не принадлежит проекции штриха, то в первый (младший) разр д регистра 9 записываетс О, коммутирующий на выходы коммутатора 14 содержимое его входов А. Код номера шага с выхода коммутатора подаетс на адресную шину 12 пам ти, в котором по данному адресу записано значение рассто ни от кра растровой шкалу до кра штриха (груба составл юща измер емого рассто ни ). С шины данных блока 12 пам ти число поступает на первую группу входов сумматора 15.At the output of the pulse generator 8, a signal is periodically generated, which is fed to the synchronous inputs of registers 9 and 10. By this signal, register 10 records the contents of adder 15, which is the position of the object in the previous measurement cycle, and signals formed on the elements 9 are recorded in register 9 shaper 6. At the same time, if the first (minor) element of shaper 6 is projected with a stroke image (transparent strokes), then in the first (lower) bit of register 9 it is recorded 1, which, arriving at the control input to mmutator, commutes to its outputs the contents of inputs B of switch 14. If the first element of the imager b does not belong to the stroke projection, then the first (lower) bit of register 9 records O, switching the outputs of its inputs to the outputs of switch 14 the switch is fed to address memory bus 12, in which at this address the value of the distance from the edge of the raster scale to the edge of the stroke (coarse component of the measured distance) is recorded. From the data bus of the memory block 12, the number arrives at the first group of inputs of the adder 15.

Одновременно совокупность значени1 сигналов на элементах формировател б,заггисанной в регистр 9, подаетс на входы дешифратора 11 (фиг.2). В последнем (на элементах НЕ 16 и И 17 определ ютс номера разр дов регистра 9, содержащих 1, при условии, что последующий разр д (смежный, более старший) содержит О.At the same time, the set of values of the signals on the elements of the former b, zaggisannoy in the register 9, is fed to the inputs of the decoder 11 (figure 2). In the latter (on the elements 16 and 17, the bit numbers of register 9 are determined, containing 1, provided that the next bit (adjacent, higher) contains O.

Так как длина счетомувствительной формировател б больше шага штрихов,Since the length of the counting force former b is greater than the stride pitch,

то в принципе возможны ситуации, когда таких сочетаний сигналов (в младшем разр де смежной пары 1. а в старшем О) два. Неоднозначность, возникающа при этом, устран етс с помощью элементов НЕ 18 и И 19. .В том случае,, когда среди младших разр дов регистра 9 обнаружена искома пара значений смежных разр дов и с выхода соответствующего (одного из младших ) элемента И 17 поступает единичный сигнал, этот сигнал, проход через элемент НЕ 18. нулевым значением закрывает все более старшие элементы И 19, запреща прохождение через них (если это потенциально возможно) аналогичных сигналов с элементов И 17 старших разр дов.then, in principle, situations are possible when there are two such combinations of signals (in the lower order of the de adjacent pair 1. and in the higher O). The ambiguity arising in this case is eliminated with the help of the elements NOT 18 and AND 19.. In the case when among the lower bits of register 9 a searchable pair of values of adjacent bits was found, and from the output of the corresponding (one of the younger ones) element 17, a single signal, this signal, the passage through the element NOT 18. a zero value closes all the higher elements AND 19, prohibiting the passage through them (if potentially possible) of similar signals from the elements And 17 most significant bits.

Таким образом, на входах шифратора 20 присутствует (в единичном коде) номер последнего освещенного элемента формировател б, т.е. соответствующего краю штриха. Иначе говор , совокупность сигналов на входах шифратора 20 представл ет собой совокупность нулевых значений сигнала с единственным единичным значением , . место которого соответствует последнему (от кра формировател 6) возбужденному его элементу.Thus, at the inputs of the encoder 20 there is (in a single code) the number of the last lit element of the imager b, i.e. corresponding to the edge of the stroke. In other words, the set of signals at the inputs of the encoder 20 is a set of zero values of the signal with a single unit value,. the place of which corresponds to the last (from the edge of the shaper 6) to its excited element.

Шифратор 20 преобразует единичный код в эквивалентный двоичный код, который подаетс на адресные входы блока 13 пам ти , в котором в соответствующих чейках хран тс коды рассто ний (в единицах длины ) от начала формировател 6 до кра штриха (последнего возбужденного элемента формировател 6).The encoder 20 converts the unit code into an equivalent binary code that is fed to the address inputs of the memory unit 13, in which the distance codes (in units of length) from the beginning of the former 6 to the stroke edge (the last excited element of the former 6) are stored in the corresponding cells.

С шины данных блока 13 пам ти соответствующее число поступает на вторую группу входов сумматора 15 (входы вычитаемого ).From the data bus of the memory block 13, the corresponding number is fed to the second group of inputs of the adder 15 (inputs of the deductible).

В сумматоре 15 происходит вычитание из числа с первой группы входов числа на второй группе входов и, таким образом, формируетс результирующий искомый код (в единицах длины), соответствующий точному положению обьекта; С приходом еледующего импульса от генератора В это значение с сумматора 15 записываетс вIn the adder 15, the number is subtracted from the first group of inputs on the second group of inputs and, thus, the resulting desired code is formed (in units of length) corresponding to the exact position of the object; With the arrival of a pulsing pulse from the generator B, this value from the adder 15 is recorded in

регистр 10, а в регистр 9 считываетс новое текущее положение объекта, определ емое совокупностью значений сигнала элементов формировател 6.register 10, and register 9 reads the new current position of the object, determined by the set of signal values of the elements of the imaging unit 6.

Таким образом, в предлагаемом устройстве достигаетс существенно более высокое быстродействие, чем в известном устройстве, так как исключаетс процесс поочередного считывани и анализа разр дов регистра, св занного с формирователем сигналов изображени (оно в предлагаемом устройстве осуществл етс параллельным методом), отсутствует процесс формировани пачек импульсов дл каждого единичного значени сигнала, поскольку в соответствующем блоке пам ти предлагаемого устройства сразу формируетс соответствующий код.Thus, in the proposed device, a significantly higher speed is achieved than in the known device, since the process of alternately reading and analyzing the bits of the register associated with the image signaling device (it is implemented in the proposed device by a parallel method) is eliminated; pulses for each single value of the signal, since the corresponding code is immediately formed in the corresponding memory block of the device proposed.

Claims

The invention The device for determining the position of an object that contains a read signal generation unit, the first group of outputs of which is connected to the information inputs of the first register, the synchronization input of which is connected to the output of the pulse generator, connected to the synchronizing input of the second register, the output of which is the information output of the device , informational inputs of which are connected to the outputs of the second and third groups of the read signal generation unit, and the output connection With the address input of the first memory block, characterized in that, in order to increase the speed of the device, it contains a decoder, the information inputs of which are connected to the outputs of the first register, the second memory block and the adder, the first information input of which is connected to the output of the first memory block the second is connected to the output of the second memory block, and the output is connected to the information input of the second register, while the low-order output of the first register is connected to the control input of the switch.

figure 1

From dl

20kb, 13

Fiyo.2