УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТОВ Российский патент 1996 года по МПК G01B7/28 B25J9/22 

Предлагаемое устройство относится к области робототехники и может быть использовано для определения параметров объектов при автоматизации производственных процессов, когда необходимо произвести идентификацию очередного из предъявляемых объектов с эталонным объектом. Для определения параметров объекта применяются различные устройства, содержащие первичный преобразователь и электрическую схемы (см. например, а.с. N 269743, 301728, 455322, 470971 (СССР), патенты США N 3254156б 3388240, патент Франции N 1504530, патент Великобритании N 1100028, патент ФРГ N 1566789, патент Японии N 47 32763).

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является устройство по а. с. СССР N 474435, содержащее информационную поверхность, выполненную на запоминающих элементах для хранения и стирания информации о форме и положении объектов работы и траекториях их перемещения, информация о расположении объектов работы на информационном поле обрабатывается на ЭВМ.

Однако это устройство является сложным и громоздким из-за использования в его составе ЭВМ и оно не может быть использовано для выполнения операции идентификации очередного из предъявляемых объектов с эталонным объектом.

Целью настоящего изобретения является упрощение устройства и расширение его функциональных возможностей за счет определения параметра идентичности объектов, не имеющих плоской формы с равной площадью при равной высоте.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем информационную поверхность, выполненную на дискретных элементах, и запоминающие элементы для хранения и стирания информации о форме распознаваемых объектов, информационная поверхность на дискретных элементах выполнена в виде пакета ферромагнитных игл, расположенных параллельно в общей вертикальной направляющей, выполненной из изолированного материала, направляющая установлена над горизонтальной площадкой, служащей для установки объекта измерения, на площадке установлен электромеханический привод с укрепленными на нем и связанными друг с другом датчиком положения и изолированной заслонкой, которая в закрытом состоянии расположена под иглами, на направляющей пакета игл соосно с ней установлен магнитопровод с обмоткой возбуждения и измерительной обмоткой, а запоминающие элементы, количество которых равно количеству игл, представляют собой блок счетчиков, количество которых равно количеству игл, в устройство введены также усилитель, блок умножения, блок деления, три счетчика, три ключа, три генератора линейно изменяющегося напряжения, генератор синусоидального напряжения, блок ключей, число которых равно числу игл, блок цифроаналоговых преобразователей, число которых равно числу игл, блок схемы И, число которых равно числу игл, блок дешифраторов, число которых равно числу игл, четыре компаратора, три источника опорного напряжения, генератор тактовых импульсов, делитель частоты, четыре дешифратора, семь схем И, цифроаналоговый преобразователь, две схемы ИЛИ, две схемы НЕ, три блока задержки, три триггера, три ждущих мультивибратора, выпрямитель однополупериодный, дифференцирующий блок и интегратор с запоминанием, причем три выхода первого счетчика по модулю пять подключены к параллельно соединенным трем входам соответственно первого, второго, третьего и четвертого дешифраторов, выходы которых соответственно через первую, вторую, третью и четвертую схемы И соединены соответственно с четырьмя входами первой схемы ИЛИ, выход которой через последовательно соединенные дифференцирующий блок, однополупериодный выпрямитель и первый ждущий мультивибратор подключен к первому входу первого счетчика, к второму входу которого через последовательно соединенные первый блок задержки, первую схему НЕ и вторую схему ИЛИ подсоединен первый источник опорного напряжения, выход первого дешифратора подключен также через первый ключ к обмотке возбуждения и подключен также через последовательно соединенные первый генератор линейно изменяющегося напряжения и блок умножения к второму входу первого ключа, генератор синусоидального напряжения своим выходом соединен с вторым входом блока умножения, выход первого генератора линейно изменяющегося напряжения соединен также через первый компаратор с вторым входом первой схемы И, выход второго дешифратора подключен также к первому входу электромеханического привода, связанного с датчиком положения, первый выход которого соединен с вторым входом второй схемы И, выход третьего дешифратора через второй блок задержки подключен к второму входу третьей схемы И и подключен также непосредственно к первому входу пятой схемы И и к первому входу второго счетчика, выходы которого соединены с входами блока дешифраторов, которыми являются параллельно соединенные входы названных дешифраторов, число которых равно числу игл, выход шестой схемы И подключен к первому входу третьего счетчика и к первому входу блока схемы И, которым является параллельно соединенные первые входы названных схем И, число которых равно числу игл, а к другим входам блока схем И, которыми являются вторые входы названных схем И, подсоединены соответственно выходы блока дешифраторов, которыми являются выходы названных дешифраторов, выходы блока дешифраторов подключены также соответственно к управляющим входам блока ключей, которыми являются первые управляющие входы названных ключей, а к другим, информационным входам блока ключей, которыми являются вторые, информационные входы названных ключей, подсоединены соответственно выходы блока цифроаналоговых преобразователей, которыми являются выходы названных цифроаналоговых преобразователей, к входам блока цифроаналоговых преобразователей, которыми являются входы названных цифроаналоговых преобразователей, подключены соответственно выходы блока счетчиков, которыми являются выходы названных счетчиков, а к первому входу блока счетчиков, которыми являются параллельно соединенные первые входы названных счетчиков, подсоединен выход пятой схемы И, другие входы блока счетчиков, которыми являются вторые входы названных счетчиков, входы названных счетчиков, соединены соответственно с выходами блока схем И, которыми являются выходы названных схем И, выход блока ключей, которым являются параллельно соединенные выходы названных ключей, подключен к первому входу блока деления, выход которого подсоединен через последовательно соединенные второй ключ, интегратор с запоминанием и второй компаратор к первому входу седьмой схемы И, выход которой является первым выходом всего устройства, выходы третьего счетчика соединены соответственно с входами цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к второму входу блока деления, выход второго источника опорного напряжения соединен с вторым входом второго компаратора, выход четвертого дешифратора подключен также через последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты, второй генератор линейно изменяющегося напряжения и третий компаратор к первому входу шестой схемы И, ко второму входу которой подсоединен выход генератора тактовых импульсов, выход делителя частоты подключен также к второму входу второго счетчика, к второму входу третьего счетчика и через второй идущий мультивибратор к второму входу второго ключа, выход четвертого дешифратора подключен также через последовательно соединенные третий генератор линейно изменяющегося напряжения и четвертый компаратор к второму входу электромеханического привода и подключен также через третий ключ к обмотке возбуждения, выход третьего генератора линейно изменяющегося напряжения соединен также с вторым входом третьего ключа, третий источник опорного напряжения подсоединен к второму входу четвертого компаратора, измерительная обмотка через усилитель подключена к второму входу третьего компаратора, выход второй схемы ИЛИ подключен также к первому входу первого триггера, к второму входу которого подсоединен также выход четвертой схемы И, а выход первого триггера является вторым выходом всего устройства и соединен также с вторым входом седьмой схемы И, второй выход датчика положения подключен к второму входу четвертой схемы И, выход первой схемы НЕ соединен также с первыми входами второго и третьего триггеров, вторые которых являются соответственно первым и вторым входами всего устройства, выход третьего блока задержки соединен с пятым входом первой схемы ИЛИ, к шестому входу которой подключен выход второго триггера, выход третьего триггера подключен через ждущий мультивибратор к второму входу второй схемы ИЛИ, к второму входу интегратора с запоминанием и к входу третьего блока задержки, и подключен также непосредственно к третьему входу седьмой схемы И и через вторую схему НЕ к второму входу пятой схемы И и к третьему входу блока схем И, которым являются параллельно соединенные третий входы названных схем И.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства, на которой показаны направляющая общая 1, выполненная из изолированного материала, в которой находится пакет параллельно расположенных ферромагнитных игл (на чертеже не показаны), количество которых, пропорциональное разрешающей способности устройства, для удобства графического изображения принято равным только трем, хотя на самом деле их может быть как угодно много, направляющая установлена над горизонтальной площадкой 2, служащей для установки определяемого объекта 3 измерения, на площадке установлен электромеханический привод 4 с укрепленной на нем изолированной заслонкой 5, которая в закрытом состоянии удерживает иглы от падения вниз на горизонтальную площадку, на направляющей 1 пакета игл соосно с ней установлен магнитопровод 6 с обмоткой возбуждения 7 и измерительной обмоткой 8, на электромеханическом приводе укреплен связанный с заслонкой датчик положения 9, три выхода счетчика по модулю пять 10 подключены к параллельно соединенным трем входам соответственно дешифраторов 11, 12, 13 и 14, выходы которых соответственно через схемы И 15, 16, 17, 18 соединены соответственно с четырьмя входами схемы ИЛИ 19, выход которой через последовательно соединенные дифференцирующий блок 20, выпрямитель однополупериодный 21 и ждущий мультивибратор 22 подключен к информационному входу счетчика 10, к входу установки в нуль которого через последовательно соединенные блок задержки 23, схему НЕ 24 и схему ИЛИ 25 подсоединен источник опорного напряжения 26, выход дешифратора 11 подключен также через ключ 27 к обмотке возбуждения 7 и подключен также через последовательно соединенные генератор линейно изменяющегося напряжения 28 и блок умножения 29 к информационному входу ключа 27, генератор синусоидального напряжения 30 своим выходом соединен с вторым входом блока умножения 29, выход генератора линейно изменяющегося напряжения 28 соединен также через компаратор 31 с вторым входом схемы И 15, выход дешифратора 12 подключен также к первому входу электромеханического привода 4, связанного с датчиком положения 9, первый выход которого соединен с вторым входом схемы И 16.

Выход дешифратора 13 через блок задержки 32 подключен к второму входу схемы И 17 и подключен также непосредственно к первому входу схемы И 33 и к входу установки в нуль счетчика 34, выходы которого соединены с входами блока дешифраторов 35, которыми являются параллельно соединенные входы названных дешифраторов, число которых равно числу игл, выход схемы И 39 подключен к информационному входу счетчика 40 и к первому входу блока схемы И 41, которыми являются параллельно соединенные первые входы названных схем И 42, 43, 44, число которых равно числу игл, а к другим входам блока схем И 41, которыми являются вторые входы схем И 42, 43, 44, подсоединены соответственно выходы блока дешифраторов 35, которыми являются выходы дешифраторов 36, 37, 38, число которых равно числу игл, выходы блока дешифраторов подключены также соответственно к управляющим входам блока ключей 45, которыми являются первые управляющие входы ключей 46, 47, 48, число которых равно числу игл, а к другим информационным входам блока ключей, которыми являются вторые информационные входы ключей 46, 47, 48, подсоединены соответственно выходы блока цифроаналоговых преобразователей 49, которыми являются выходы цифроаналоговых преобразователей 50, 51, 52, число которых равно числу игл, к входам блока цифроаналоговых преобразователей, которыми являются входы цифроаналоговых преобразователей 50, 51, 52, подключены соответственно выходы блока счетчиков 53, которыми являются выходы счетчиков 54, 55, 56, число выходов каждого счетчика равно числу его разрядов и может быть достаточно большим в зависимости от требуемой разрешающей способности.

На чертеже для удобства графического изображения показаны только по три выхода у каждого из счетчиков 54, 55, 56. К первому входу блока счетчиков 53, которым являются параллельно соединенные входы установки в нуль счетчиков 54, 55, 56, подсоединены выход схемы И 33, другие входы блока счетчиков 53, которыми являются информационные входы счетчиков 54, 55, 56 соединены соответственно с входами блока схем И 41, которыми являются выходы схем И 42, 43, 44, выход блока ключей 45, которым являются параллельно соединенные выходы ключей 46, 47, 48, подключен к первому входу блока деления 57, выход которого подсоединен через последовательно соединенные ключ 58, интегратор с запоминанием 59 и компаратор 60 к входу схемы И 61, выход которой является выходом всего устройства, выходы счетчика 40, число которых равно числу выходов каждого из счетчиков 54, 55, 56, соединены соответственно с входами цифроаналогового преобразователя 62, выход которого подключен к второму входу блока деления 57, выход источника опорного напряжения 63 соединен с вторым входом компаратора 60, выход дешифратора 14 подключен также через последовательно соединенные генератор тактовых импульсов 64, делитель частоты 65, генератор линейно изменяющегося напряжения 66 и компаратор 67 к первому входу схемы И 39, к второму входу которой подсоединен выход генератора тактовых импульсов 64, выход делителя частоты 65 подключен также к второму входу счетчика 34, к второму входу счетчика 40 и через ждущий мультивибратор 68 к второму управляющему входу ключа 58, выход дешифратора 14 подключен также через последовательно соединенные генератор линейно изменяющегося напряжения 69 и компаратор 70 к второму входу электромеханического привода 4 и подключен также через ключ 71 к обмотке возбуждения 7, выход генератора линейно изменяющегося напряжения 69 соединен также с вторым входом ключа 71, источник опорного напряжения 72 подсоединен к второму входу компаратора 70, измерительная обмотка 8 через усилитель 73 подключена к второму входу компаратора 67, выход схемы ИЛИ 25 подключен также к входу триггера 74, к второму входу которого подсоединен также выход схемы И 18, а выход триггера 74 является вторым выходом всего устройства и соединен также с вторым входом схемы И 61, второй выход датчика положения подключен к второму входу схемы И 18, выход схемы НЕ 24 соединен также с первыми входами триггеров 75, 76, вторые входы которых являются соответственно первым и вторым входами всего устройства, выход блока задержки 77 соединен с пятым входом схемы ИЛИ 19, к шестому входу которой подключен выход триггера 75, выход триггера 76 подключен через ждущий мультивибратор 78 к второму входу схемы ИЛИ 25, к второму входу интегратора с запоминанием 59 и входу блока задержки 77 и подключен также непосредственно к третьему входу схемы И 61 и через схему НЕ 79 к второму входу схемы И 33 и к третьему входу блока И 41, которым являются параллельно соединенные третьи входы схем И 42, 43, 44.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В момент включения всего устройства напряжение на входе схемы НЕ 24 нулевое, т. е. единичное напряжение с выхода ИОН 26 задерживается блоком задержки 23. На выходе схемы НЕ 24 присутствует поэтому логическая единица, которая устанавливает в исходное нулевое состояние триггеры 75, 76, а также, пройдя через схему ИЛИ 25, устанавливает в исходное нулевое состояние триггер 74 и счетчик по модулю пять 10. По прошествии времени, равного времени задержки блока задержки 23, на его выходе появляется единичное напряжение с ИОН 26, в результате чего на выходе схемы НЕ 24 присутствует логический нуль все остальное время работы устройства. Тем самым приводится устройство в исходное состояние. На этапе запоминания на горизонтальную площадку 2 устанавливается эталонный объект идентифицирования 3 таким образом, чтобы его вертикальная проекция не выходила за границы вертикальной проекции пакета игл, т. е. чтобы он полностью "накрывался" пакетом игл. Совпадения центров объекта и пакета игл, а также определенная ориентация объекта вокруг вертикали не требуются, что является существенным достоинством предлагаемого устройства. По внешнему единичному кратковременному импульсу "Пуск", поступающему на первый вход всего устройства, начинается работа устройства в режиме запоминания. Триггер Шмидта 75 из пускового импульса формирует единичный импульс с крутыми фронтами, который после прохождения схемы ИЛИ 19 дифференцируется блоком 20. На выходе блока 20 получаются два
разнополярных импульса, соответствующие по времени переднему и заднему фронтам входного импульса. Выпрямитель однополупериодный 21 выделяет первый из названных импульсов, которым и запускается ждущий мультивибратор 22. Блоки 20, 21, 22 формируют таким образом из передних фронтов входных импульсов короткие единичные импульсы, которые считаются (по заднему фронту) счетчиком 10. После импульса "Пуск" в счетчике записывается единица, выходные сигналы разрядов счетчика дешифрируются дешифраторами 11, 12, 13, 14 и на выходе дешифратора на "единицу" 11 появляется единичный сигнал. Устройство начинает выполнять эту первую команду. Единичный сигнал дешифратора 11 включает генератор линейно изменяющегося напряжения 28, на выходе которого напряжение начинает линейно убывать до нуля, и воздействует на управляющий вход ключа 27, который открывается и подключает обмотку возбуждения 7 к выходу блока умножения 29. При этом в блоке умножения 29 перемножаются линейно убывающее напряжение генератора 28 и синусоидальное напряжение генератора 30.

Результирующее синусоидальное напряжение с линейно уменьшающейся до нуля за период амплитудой поступает через ключ 27 на обмотку возбуждения. В результате этого магнитопровод 6 размагничивается. Напряжение с выхода генератора 28 поступает также на компаратор 31, и по достижении нулевого значения этим напряжением на выходе компаратора 31 появляется единичный сигнал. Этот единичный сигнал является ответом на выполнение первой команды и воздействует на второй вход схемы И 15, на первом входе которой уже присутствует логическая единица с выхода дешифратора 11. На выходе схемы И 15 появляется в результате этого логическая единица и поступает на вход дефференцирующего блока 20 через схему ИЛИ 19, на другом входе которой уже прекратила свое действие логическая единица с выхода триггера Шмидта 75. Единица с выхода схемы И 15 проходит формирующую цепочку блоков 20, 21, 22 и считается счетчиком 10, в котором записывается двойка. В результате этого единичный сигнал на выходе дешифратора 11 прекращает свое действие, а логическая единица появляется на выходе дешифратора 12. Устройство начинает выполнять вторую команду. Логическая единица с дешифратора 12 поступает на первый вход электромеханического привода 4, который открывает заслонку 5 и ферромагнитные иглы падают вниз на объект 3, не выходя полностью из направляющей 1. Расстояние между иглами и магнитопроводом 6 повторяет размеры и форму объекта 3. После полного открытия заслонки 5 с первого выхода концевого датчика положения 9 поступает на второй вход схемы И 16 единичный сигнал, служащий ответом о выполнении второй команды. На выходе схемы И 16 возникает логическая единица, поступающая на вход формирующей цепи из блоков 20, 21, 22 через схему ИЛИ 19, на другом входе которой уже прекратила свое действие логическая единица со схемы И 15, т.к. на выходе дешифратора 11 имеет место логический нуль.

После прохождения формирующей цепи логическая единица со схемы И 16 считается счетчиком 10 и прекращает свое существование, так как в счетчике записывается уже тройка, на выходе дешифратора 12 возникает нуль, а логическая единица присутствует уже на выходе дешифратора 13. Устройство начинает выполнять третью команду. Логическая единица с выхода дешифратора 13 обнуляет счетчик 34 и поступает на первый вход схемы И 33. Сигнал с триггера 76, находящегося в нулевом состоянии, инвертируется схемой НЕ 79 и уже в виде единицы поступает на второй вход схемы И 33. На выходе этой схемы получается логическая единица, которая обнуляет блок счетчиков 53, т.е. счетчики 54, 55, 56. Единичный сигнал с выхода дешифратора 13 после прохождения блока задержки 32 является ответом на выполнение третьей команды и поступает на второй вход схемы И 17. На выходе схемы И 17 возникает логическая единица, проходящая через схему ИЛИ 19 и формирующую цепь из блоков 20, 21, 22, считается счетчиком 10 и прекращает свое существование, т.к. в счетчике записывается уже четверка, на выходе дешифратора 13 возникает нуль, а логическая единица присутствует уже на выходе дешифратора 14. Устройство начинает выполнять четвертую команду. Логическая единица с выхода дешифратора включает генератор линейно изменяющегося напряжения 69 и воздействует на управляющий вход ключа 71, который подключает генератор 69 к обмотке возбуждения 7. Протекающий по обмотке возбуждения линейно нарастающий ток линейно намагничивает магнитопровод 6, в результате чего ферромагнитные иглы поочередно, начиная с наименее удаленных, притягиваются к магнитопроводу 6, скачкообразно увеличивая его объем. Причем амплитуды и моменты времени названного скачкообразного изменения объема сердечника 6 определяют собой форму и размеры объекта 3. В измерительной обмотке 8 будет наводиться ЭДС, обусловленная линейным намагничиванием и скачкообразными изменением объема сердечника.

Для нормальной работы устройства несущественен номер очередной срабатывающей иглы. Действительно, сила электромагнитного протяжения иглы Р выражается формулой:

где Φ-магнитный поток, создаваемый в катушке возбуждения 7 нарастающим током;
S-площадь соприкосновения между поверхностью полюса и торцом иглы, т.е. площадь торца иглы (см. например, Калинкин В.С. Фейлер Г.О. Грузоподъемные электромагниты. М.-Л. Госэнергоиздат, 1960, с.6, формула (2)).

Но

где Iw намагничивающая сила, выраженная в ампервитках катушки возбуждения в устройстве имеет нарастающий характер (см. там же, с.6, формулы (1), (3)).

Подставляя последнее выражение для магнитного потока в предыдущее, получаем следующую формулу:

Но выражение для магнитного сопротивления Rм имеет вид:

где S-вышеназванное сечение пути магнитного потока;
μ-магнитная проницаемость материала;
l-длина воздушных промежутков на пути магнитного потока (см. например, Электрические измерения, Фремке А.В. М.-Л. Энергия, 1963, с.376).

Rм цепи тем больше, чем больше воздушных промежутков на пути магнитного потока, и тем меньше, чем больше сечение этого пути и магнитная проницаемость материала. Таким образом, чем дальше от сердечника игла, упавшая на объект, тем больше l, а значит больше магнитное сопротивление Rм и меньше сила электромагнитного притяжения Р, значит при одинаковом токе притянется сначала игла, ближе расположенная к сердечнику, а затем при возрастании тока I в обмотке возбуждения притянется более удаленная игла. Как видно из приведенных формул на порядок притяжения оказывает определенное влияние только удаленность (l) иглы от сердечника, а не ее "номер" (местоположение), поскольку сечение S торцов всех игл одинаково.

Относительно идентификации устройством смещенного объекта необходимо иметь ввиду следующее. Наводимая в измерительной обмотке 8 ЭДС пропорциональна производной по времени от магнитного потока:

где Φ, как видно из вышеприведенных формул, зависит в частности от магнитного сопротивления, т.е. от того, сколько игл притянуто в данный момент времени, а это определяется, как было показано, удаленностью частей объекта от сердечника, т.к. на объекте лежат удаленные от сердечника иглы.

Таким образом, ЭДС зависит от удаленности игл от сердечника, определяемой формой и размерами объекта, а не боковым смещением или поворотом объекта относительно оси сердечника. Действительно, если объект накрывается, например, десятью иглами из общего числа ста игл, то как бы его ни смещали и вращали, он также будет накрыт только десятью иглами из ста, хотя и с другими "номерами". А номер иглы, как было показано, влияния на работу не оказывает. Главное, чтобы только объект не выходил за границу пакета игл. Таким образом, совпадения центров объекта и пакета игл, а также определенная ориентация объекта вокруг вертикали не требуется.

Тем самым аналоговый сигнал, длительность которого равна длительности сигнала генератора 69, присутствующий на выходе измерительной обмотки 8, несет информацию о форме и размерах эталонного объекта распознавания. Логическая единица с выхода дешифратора 14 включает также генератор тактовых импульсов 64, импульсы с которого поступают на вход схемы И 39 и поступают на делитель частоты 65. Выходные импульсы делителя частоты имеют длительность, равную периоду импульсов генератора тактовых импульсов, и период, меньший длительности линейно нарастающего напряжения генератора 69 в число раз, равное числу игл. Выходные импульсы делителя частоты запускают периодически генератор линейно изменяющегося напряжения 66. Выходное линейно нарастающее напряжение генератора 66, период которого равен периоду импульсов делителя частоты, поступает периодически на вход компаратора 67, на другой вход которого поступает усиленное усилителем 73 напряжение с измерительной обмотки 8 с периодом, равным периоду генератора 69. В компараторе таким образом происходит сравнение измерительного сигнала с пилообразными напряжениями генератора 66 число раз, равное числу игл, и на выходе компаратора получается такое же число импульсов, длительность которых зависит от текущего значения измерительного сигнала. Иначе говоря, происходит широтно-импульсное модулирование измерительного аналогового сигнала. Импульсы генератора тактовых импульсов 64 поступают на вход схемы И 39, на другой вход которой воздействуют импульсы с компаратора 67. Тем самым на выходе схемы И 39 формируются пачки импульсов, число которых равно числу игл, а число импульсов в каждой пачке соответствует значениям измерительного сигнала в текущие моменты времени. Импульсы с делителя частоты 65 считаются счетчиком 34, выходные сигналы которого дешифрируются дешифраторами 36, 37, 38 блока дешифраторов 35.

Таким образом первому импульсу делителя частоты соответствует логическая единица на выходе дешифратора 36, второму единица на выходе дешифратора 37 и т. д. причем существование этих логических единиц совпадает по времени с временем действия соответствующих пачек импульсов с выхода схемы И 39. Названные логические единицы поступают на вторые входы схем И 42, 43, 44 блока схем И 41, на первые же, параллельно соединенные входы этих схем поступают пачки импульсов с выхода схемы И 39, а на третьих, параллельно соединенных входах присутствует логическая единица с выхода схемы НЕ 79. В результате первая пачка импульсов проходит на выход схемы И 42, вторая на выход схемы И 43 и т.д. Число импульсов в каждой пачке сосчитывается соответственно счетчиками 54, 55, 56 блока счетчиков 53. Таким образом, числа, записанные в счетчиках блока счетчиков 53, определяют форму и размеры эталонного объекта. Эти числа преобразуются в напряжения цифроаналоговыми преобразователями 50, 51, 52 блока цифроаналоговых преобразователей 49 и через ключи 46, 47, 48 блока ключей 45, управляемые логическими единицами с выходом дешифраторов блока дешифраторов 35, поступают поочередно на первый вход блока деления 57. Линейно нарастающее напряжение с выхода генератора 69 поступает на вход компаратора 70, на другой вход которого воздействует напряжение с источника опорного напряжения 72. В момент равенства напряжений на входах, соответствующий притяжению всех игл к магнитопроводу, на выходе компаратора 70 появляется напряжение, воздействующее на второй вход электромеханического привода 4, который закрывает заслонку 5. При этом на втором выходе концевого датчика положения 9 возникает единичный сигнал, поступающий на второй вход схемы И 18 и служащий ответом о выполнении четвертой команды. На выходе схемы И 18 возникает логическая единица, проходящая через схему ИЛИ 19 и формирующую цепь из блоков 21, 22, 20, считается счетчиком 10 по модулю пять и прекращает свое существование, т.к. этот пятый импульс переводит счетчик в нулевое состояние и на выходах всех дешифраторов возникают нули. Логическая единица с выхода И 18 воздействует на динамический второй вход триггера окончания цикла 74 и в момент прекращения своего существования задним фронтом переводит его в единичное состояние. Единица с выхода триггера 74, являющегося вторым выходом всего устройства, является сигналом об окончании цикла запоминания информации об эталонном объекте.

Дальнейшим этапом работы является этап идентифицирования. При этом эталонный объект заменяется новым, установленным на площадку 2 описанным выше образом и предназначенным для идентификации с прежним. По внешнему единичному постоянно действующему сигналу, поступающему на второй вход устройства, устройство переводит свою работу в режим идентифицирования. Выходной единичный сигнал триггера Шмидта 76, вход которого является вторым входом устройства, воздействует передним фронтом на вход ждущего мультивибратора 78. Выходной импульс мультивибратора обнуляет интегратор с запоминанием 59 и через схему ИЛИ 25 устанавливает в нулевое состояние триггер 74 и счетчик 10, снижая тем самым вероятность сбоев в работе устройства. Кроме того, выходной импульс мультивибратора 78 через блок задержки 77, обеспечивающий временной интервал для приведения вышеназванных блоков в исходное нулевое состояние, поступает на схему ИЛИ 19 и далее через формирующую цепь из блоков 20, 21, 22 на вход счетчика 10. В счетчике записывается единица и устройство начинает выполнять первую, вторую, третью и четвертую команду аналогично, как было описано выше, за исключением двух следующих моментов. Во-первых, при выполнении третьей команды счетчики 54, 55, 56 блока счетчиков 53, в которых записана информация об эталонном объекте, не обнуляется единицей с выхода дешифратора 13, так как на второй вход схемы И 33 поступает инвертированная схемой НЕ 79 единица с выхода триггера 76. Во-вторых, при выполнении четвертой команды запись текущей информации об объекте в счетчики блока счетчиков не производится, так как на третьи входы схем И 42, 43, 44 блока схем И 41 воздействует нуль с выхода схемы НЕ 79. Поэтому при выполнении четвертой команды на первый вход блока деления 57 поочередно поступают преобразованные в аналоговый вид числа, записанные в счетчиках блока счетчиков, которые несут информацию о форме и размерах эталонного образца. Информация о распознаваемом объекте в виде пачек импульсов поочередно поступает на вход счетчика 40. Перед приходом каждой пачки импульсов счетчик обнуляется импульсом с делителя частоты 65. Число импульсов в каждой пачке, сосчитанное счетчиком, преобразуется цифроаналоговым преобразователем 62 и поступает поочередно, синхронно с вышеназванной последовательностью напряжений с выхода блока 45 на второй вход блока деления 57. Тем самым производится поочередное деление соответствующих значений запомненного эталонного и текущего сигналов, сформированных на измерительной обмотке 8 и соответствующих эталонному и идентифицируемому объектам.

Результаты делений в идеальном случае равенства эталонного и идентифицируемого объектов результат каждого деления равен единице - суммируются за период сравнения интегратором с запоминанием 59, поочередно, последовательно проходя через ключ 58. Этот ключ управляется ждущим мультивибратором 68, запускаемым передними фронтами импульсов с делителя частоты 65, в результате чего ключ открывается на короткий промежуток времени, предшествующий приходу следующего импульса с делителя частоты. Результат суммирования с выхода интегратора с запоминанием 59 сравнивается в компараторе 60 с напряжением источника опорного напряжения 63. Оно соответствует уровню вероятности 0,9 совпадения с идеальным напряжением от суммирования числа единиц, равного числу игл, в интеграторе 59. При результате оценивания "объект идентичен эталонному" единица с выхода компаратора проходит через схему И 61 на первый выход всего устройства, так как по окончании цикла работы на ее двух остальных входах присутствуют единицы с триггеров 76 и 74. Если же по окончании цикла работы, т. е. поступлении логической единицы с выхода триггера 74 второго выхода всего устройства, с первого выхода устройства выхода схемы И 61 поступает логический ноль, это означает "объект не идентичен эталонному".

Предлагаемое устройство выполнено из стандартных блоков умножения 29, деления 57, ключей 46, 47, 48, 58, 27, 71 интегратора с запоминанием 59, дешифраторов 11, 12, 13, 14, 36, 37, 38, блоков задержки 23, 32, 77, счетчиков 10, 34, 54, 55, 56, делителя частоты 65, схем И, ИЛИ, НЕ, генераторов линейно изменяющихся напряжений 28, 66, 69, компараторов 31, 60, 67, 70, блока дифференцирования 20, триггеров 74, 75, 76, мультивибраторов 28, 68, 78, генератора 30, усилителя 73, цифроаналоговых преобразователей 50, 51, 52, 62 (см. Алексенко А.Г. Коломбет Е.А. Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых ИС. М. Радио и связь, 1981, с. 77-82, 92-101 190-194; Гусев В.Г. Гусев Ю.М. Электроника. М. Высшая школа, 1982, с.335; Забродин Ю.С. Промышленная электроника. М. Высшая школа, 1982, с. 159, 160, 174, 175, 184-199, 254-296; Справочник по интегральным микросхемам) Б.В.Тарабрин, С.В.Якубовский, Н.А.Барканов и др. Под ред. Б.В.Тарабрина. М. Энергия, 1981, с. 568-770; А. -И. К. Марцинкявичус, Р.Л.Пошюнас. Особенности схемотехники и применения цифроаналоговых преобразователей К594ПА1 Электронная промышленность, 1983, N 4, с. 47, 48; Арсеньев В.М. Гусаров А.А. Зеленко И.Э. Смирнов Ю.Ф. Тулуевский В.М. Рушко Я.Э. Цифроаналоговый преобразователь К572ПА2 Электронная промышленность, 1983, N 4, с. 53, 54).

Предлагаемое устройство по сравнению с устройством-прототипом обладает простотой за счет исключения из своего состава ЭВМ и расширенными функциональными возможностями за счет определения параметра идентичности объектов, причем не требуется совпадения центров и ориентаций вокруг вертикальной оси определяемых объектов в устройстве, что является существенным преимуществом предлагаемого устройства.

На кафедре "Интегральные роботы" СамПИ собран и испытан лабораторный макет устройства.

Для доведения изобретения до промышленного использования требуется выполнение НИР сроком 2 года и последующее проведение ОКР сроком 1 год.

Использование: определение параметров объектов при автоматизации производственных процессов, когда необходимо произвести идентификацию очередного из предъявляемых объектов с эталонным объектом. Сущность изобретения: устройство содержит информационную поверхность на дискретных элементах, выполненных в виде пакета ферромагнитных игл, расположенных параллельно в общей вертикальной направляющей, выполненной из изолирующего материала. Направляющая установлена над горизонтальной площадкой, служащей для установки объекта измерения, на площадке установлен электромеханический привод с укрепленными на нем и связанными друг с другом датчиком положения и изолированной заслонкой, которая в закрытом состоянии расположена под пакетом игл, причем на направляющей пакета игл, соосно с ней установлен магнитопровод с обмоткой возбуждения и измерительной обмоткой, а запоминающие элементы, количество которых равно количеству игл, представляют собой блок счетчиков, количество которых равно количеству игл. В устройство введены также усилитель, блок умножения, блок деления, три счетчика, три ключа, три генератора линейно изменяющегося напряжения, генератор синусоидального напряжения, блок ключей, число которых равно числу игл, блок цифроаналоговых преобразователей, число которых равно числу игл, блок схем И, число которых равно числу игл, блок дешифраторов, число которых равно числу игл, четыре компаратора, три источника опорного напряжения, генератор тактовых импульсов, делитель частоты, четыре дешифратора, семь схем И, цифроаналоговый преобразователь, две схемы ИЛИ, две схемы НЕ, три блока задержки, три триггера, три ждущих мультивибратора, выпрямитель однополупериодный, дифференцирующий блок и интегратор с запоминанием, в устройстве установлены также новые связи, что позволило упростить устройство и расширить его функциональные возможности за счет определения параметра идентичности объектов, не имеющих плоской формы с равной площадью при равной высоте. 1 ил.

Устройство определения параметров объектов, у которых хотя бы для одной высоты различен суммарный периметр изогипс, содержащее информационную поверхность, выполненную на дискретных элементах, запоминающие элементы для хранения и стирания информации о форме распознаваемых объектов, отличающееся тем, что информационная поверхность на дискретных элементах выполнена в виде пакета ферромагнитных игл, расположенных параллельно в общей вертикальной направляющей, выполненной из изолированного материала, направляющая установлена над горизонтальной площадкой, служащей для установки объекта измерения, на площадке установлен электромеханический привод с укрепленными на нем и связанными друг с другом датчиком положения и изолированной заслонкой, которая в закрытом состоянии расположена под пакетом игл, причем на направляющей пакета игл соосно с ней установлен магнитопровод с обмоткой возбуждения и измерительной обмоткой, запоминающие элементы, количество которых равно количеству игл, представляют собой блок счетчиков, количество которых равно количеству игл, в устройство введены также усилитель, блок умножения, блок деления, три счетчика, три ключа, три генератора линейно-изменяющегося напряжения, генератор синусоидального напряжения, блок ключей, число которых равно числу игл, блок цифро-аналоговых преобразователей, число которых равно числу игл, блок схемы И, число которых равно числу игл, блок дешифраторов, число которых равно числу игл, четыре компаратора, три источника опорного напряжения, генератор тактовых импульсов, делитель частоты, четыре дешифратора, семь схем И, цифро-аналоговый преобразователь, две схемы ИЛИ, две схемы НЕ, три блока задержки, три триггера, три ждущих мультивибратора, выпрямитель однополупериодный, дифференцирующий блок и интегратор с запоминанием, причем три выхода первого счетчика (по модулю пять) подключены к параллельно соединенным трем входам соответственно первого, второго, третьего и четвертого дешифраторов, выходы которых соответственно через первую, вторую, третью и четвертую схемы И соединены соответственно с четырьмя входами первой схемы ИЛИ, выход которого через последовательно соединенные дифференцирующий вход, однополупериодный выпрямитель и первый ждущий мультивибратор подключен к первому входу первого счетчика, ко второму входу которого через последовательно соединенные первый блок задержки, первую схему НЕ и вторую схему ИЛИ подсоединен первый источник опорного напряжения, выход первого дешифратора подключен также через первый ключ к обмотке возбуждения и подключен через последовательно соединенные первый генератор линейно-изменяющегося напряжения и блок умножения ко второму входу первого ключа, генератор синусоидального напряжения своим выходом соединен со вторым входом блока умножения, выход первого генератора линейно-изменяющегося напряжения соединен также через первый компаратор со вторым входом первой схемы И, выход второго дешифратора подключен также к первому входу электромеханического привода, связанного с датчиком положения, первый выход которого соединен со вторым входом второй схемы И, выход третьего дешифратора через второй блок задержки подключен ко второму входу третьей схемы И и подключен также непосредственно к первому входу пятой схемы И и к первому входу второго счетчика, выходы которого соединены со входами блока дешифраторов, которыми являются параллельно соединенные входы названных дешифраторов, число которых равно числу игл, выход шестой схемы И подключен к первому входу третьего счетчика и к первому входу блока схем И, которым являются параллельно соединенные первые входы названных схем И, число которых равно числу игл, а к другим входам блока схем И, которыми являются вторые входы названных схем И, подсоединены соответственно выходы блока дешифраторов, которыми являются выходы названных дешифраторов, выходы блока дешифраторов подключены также соответственно к управляющим входам блока ключей, которыми являются первые управляющие входы названных ключей, а к другим информационным входам блока ключей, которыми являются вторые информационные входы названных ключей, подсоединены соответственно выходы блока цифро-аналоговых преобразователей, ко входам блока цифро-аналоговых преобразователей, которыми являются входы названных цифро-аналоговых преобразователей, подключены соответственно выходы блока счетчиков, которыми являются выходы названных счетчиков, а к первому входу блока счетчиков, которыми являются параллельно соединенные первые входы названных счетчиков, подсоединен выход пятой схемы И, другие входы блока счетчиков, которыми являются вторые входы названных счетчиков, соединены соответственно с выходами блока схем И, которыми являются выходы названных схем И, выход блока ключей, которым являются параллельно соединенные выходы названных ключей, подключен к первому входу блока деления, выход которого подсоединен через последовательно соединенные второй ключ, интегратор с запоминанием и второй компаратор к первому входу седьмой схемы И, выход которой является первым выходом всего устройства, выходы третьего счетчика соединены соответственно со входами цифро-аналогового преобразователя, выход которого подключен ко второму входу блока деления, выход второго источника опорного напряжения соединен со вторым входом второго компаратора, выход четвертого дешифратора подключен также через последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты, второй генератор линейно-изменяющегося напряжения и третий компаратор к первому входу шестой схемы И, ко второму входу которой подсоединен выход генератора тактовых импульсов, выход делителя частоты подключен также ко второму входу второго счетчика, ко второму входу третьего счетчика и через второй ждущий мультивибратор ко второму входу второго ключа, выход четвертого дешифратора подключен также через последовательно соединенные третий генератор линейно-изменяющегося напряжения и четвертый компаратор ко входу электромеханического привода и подключен также через третий ключ к обмотке возбуждения, выход третьего генератора линейно-изменяющегося напряжения соединен также со вторым входом третьего ключа, третий источник опорного напряжения подсоединен ко второму входу четвертого компаратора, измерительная обмотка через усилитель подключена ко второму входу третьего компаратора, выход второй схемы ИЛИ подключен также к первому входу третьего триггера, ко второму входу которого подсоединен также выход четвертой схемы И, а выход первого триггера является вторым выходом всего устройства и соединен также со вторым входом седьмой схемы И, второй выход датчика положения подключен ко второму входу четвертой схемы И, выход первой схемы НЕ соединен также с первыми входами второго и третьего триггеров, вторые входы которых являются соответственно первым и вторым входами всего устройства, выход третьего блока задержки соединен с пятым входом первой схемы ИЛИ, к шестому входу которой подключен выход второго триггера, выход третьего триггера подключен через третий ждущий мультивибратор ко второму входу второй схемы ИЛИ, ко второму входу интегратора с запоминанием, ко входу третьего блока задержки и подключен также непосредственно к третьему входу седьмой схемы И и через вторую схему НЕ ко второму входу пятой схемы И и к третьему входу блока схем И, которым являются параллельно соединенные третьи входы названных схем И.