Устройство для измерения углов Советский патент 1986 года по МПК G01C1/02 

1

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть использовано в других областях техники, где необходимо измерение углов между удаленными обьектами, когда на эти объекты вначале произвдится визирование, а за.тем измерени углов,

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет устранения погреплюсти стыковки визирного устройства с измерителе1 1 угла.

На фиг„ 1 представлена структур-- ная схема предлагаемого устройства;. на фиг о 2 и 3 - временные диаграммы работы элементов измерительного блока.

Устройство (фиг. 1) содержит неподвижное основаргие 1 д,ви1 атель 2, на валу которого под, углом к оси закрегшено плоское зеркапо 3, фотоприемник 4, зрительную Трубу 5, ось вращения которой перпендикулярна к плоскости измеряемого угла об и совпадает с осью вала двигателя и фотоприемника, источник 6 света, жестко связанный со зрительной трубой с помощью кронштейна 7, и измерительный блок 8.

Блок 8 содержит блок 9 управления, формирователь 10, генератор 11 импульсов, генератор 12 тактовых импульсов, элементы И 13 16, элементы ИЛИ 17 и 18, триггеры 19 и 20 счетчик 215 регистры 22 и 23, вычислительный блок 24, бло.к 25 индикации, делитель 26, элемент НЕ 27 и элемент ЗАПРЕТ 28,

Устройство работает следующим образом.

Включают двигатель 2, при этом на выходе фотоприемника А формируются импульсы, период следования Т, которых определяется частотой вращения вала. Совмещают визирную ось зрительной трубы 5 с опорным направлением и включают блок 9 управления. При этом командными импульсами блока 9 при посредст в.е элементов ИЛИ 17 и 18 триггеры 19 или 20 устанавливаются в нулевое состояние, содержимое счетчика 21 сбрасывается, триггеры делителя 26 устанавливантгся в нулевое состояние, на трсч И вход второго элемента И 13 11Г1П..эетс, ч е ,ди ичный потенциал, Нс1 гт орой вход, элемент; И 16

210055.

и на второй (запрещающий) вкод эле- MGtrra ЗАЛРЕТ подается нулевой потенциал Генератор 11 формирует импульсы с периодом следования Т, равным

5 среднему значению периода вращения вала, т„е среднему значению периода Т,, следования стоповых импульсов с вь хода формирователя 10, формируемых из выходных импульсов фотопрИ

JO емника 4, Так как по второму и

третьему входам элемент И 13 открыт ( выходе элемев.та НЕ 27 - единич- ньп 1 потенциал) , то появление на его первом входе импульса генерато15 ра 11 влечет формирование на выходе элемента И 13 стартового импульса, Г1од,аваемого на S-входы триггеров 19 и 20 и установку их в единичное состояние, стартовый импульс

20 вызывает начало формирования разрешающего строб-импульса на выходе триггера 19 и подтверждает единичное состояние триггера 20,

0

0

O

азрешаю1и,ий строб-импульс подается -на первый вход элемента И 1А. Длительность этого строб-импульса оп- ред(1ляется интервалом времени fit е меж,цу стоповы-м импульсом, подаваемым на К-вход триггера 19 через элемент ИЛИ 17, и ст артовым импульсом При наличии на первом входе элемента И 14 разрешающего строб-импульса тактовые импульсы генератора 12 заполняют счетчик 21„ Кроме того, так как триггер 20 находится в единичном состоянии и,, следовательно, на втором входе элемента И 15 - единичный (разрешаюа ий) потенциал, стоповые и чпульсы через элемент И 15 поступают ва первый вход делителя 265 коэф- (Ьициент деления N которого задан. При поступлении на вход делителя Х-го стопового импульса на выходе 1тсследнего формк:руется положительный перепад из О в 1. Лри этом на выхо- Е в элет-1ента НЕ 27 устанавливается -;;улевой потенциал, подаваемый на з ; орой вход элемента И 13, Тем самым прекращается формирование разрешающих строб-импульсов 5 и вход счетчика отключается от выхода генератора 12, Одновременно с выхода элемента ЗАПРЕТ 28 на управляющий вход регистра 22 подается команда Пере- HHCii,, по которой содержимое счетчика записывается в этот регистрj трил гер 20 посредством элемента ИЛИ 18 устанавливается в нулевое

3

состояние и блокирует прохождение стоповых импульсов на вход делителя Кроме того, появление на выходе делителя единичного потенциала вызывает формирование в блоке 9 управления сигнала Конец, что свидетельствует об окончании измерений при данной (начальной) установке зрительной трубы при совмещении ее визирной оси с опорным направлением

На втором этапе работы производится определение угла л между опорным направлением и некоторым удаленным объектом. Для этого поворачивают зрительную трубу, совмещая ее визирную ось с этим объектом. После этого с выхода блока 9 подаются командные импульсы, устанавливающие триггеры 19 и 20, а также триггеры делителя 26 в нулевое состояние и сбрасывающие содержимое счетчика 21. Кроме того, на второй вход элемента И 16 и на запрещаюпщй вход элемента ЗАПРЕТ 28 подается единичный потенциал, что обеспечивает по окончании измерений запись Содержимого счетчика в регистр 23. При этом работа остальных элементов блока 8 происходит аналогично описанному этапу начальной установк

Таким образом, по окончании второго этапа в регистре 22 хранится код К, соответствующий t ,21 П , а в регистре 23 - код К , соответстВуЮЩИИ t- ,Z- П;

где о - период

следования тактовых импульсов, п. - число тактовых импульсов, эареги ст- рированных счетчиком при i-м замере временного интервала ut между i-ми стартовыми и стоповыми импульсами при начальной установке, п - число тактовых импульсов,, зарегистрированных счетчиком при i-м замере временного интервала ut между i-ми стартовым и стоповым импульсами после совмещения визирной оси зрительной трубы с направлением oi .

Обработка информации, содержащейся в регистрах, производится в вычислительном блоке 24 по окончании второго этапа работы. Для этого с выхода блока 9 на управляющие входы вычислительного блока подаются команды Вычисление и Правьп или Левый в зависимости от направления разворота зрительной трубы отно сительно опорного направления«

При первом развороте угла of. вычисляется по формуле

210055

(к - К), если К - К О

или К О (1)

27 |1 + -- , если К -К О - или К О

а при левом - по формуле

- 2

-4- К) , если К - К i О или К О

27

К К

если К -К О или к 0 (2)

Полученное значение угла Л выводится на индикацию посредством блока 25 индикации.

Для измерения некоторого другого угла (X ь; достаточно повторить второй этап,

Все введенные в измерительный блок элементы могут быть реализованы на интегральных микросхемах. В качестве вычислительного блока может быть использован программируемый микропроцессор. Генератор 11 может представлять собой либо неза-

висимьм генератор, либо делитель

частоты, подключенв1ьй к выходу ратора 12 тактовых импульсов, выход которого одновременно может быть использован и для формирования напряжения, питающего, например, синхронный микродвигатель 2. Кроме того, в качестве генератора может быть использован формирователь импульсов, подключенный к источнику напряжения, питающему двигатель 2.

Временные диаграммы (фиг. 2 и 3) иллюстрируют работу некоторых элементов измерительного блока 8 соответственно на этапе начальной установки и на втором этапе, когда визирная ось зрительно трубы совмещена с направлением iji . При этом временные диаграммы, приведенные на фиг. 3, могут быть отнесены к случаям как правого, так и левого разворотов. Неоднозначность устраняется при формировании команды Левый или Правый. На диаграммах обозначены: а - команда установки в нулевое состояние триггеров 19 и 20 и триггеров делителя, а также команда сброса счетчика, FI - сигнал на третьем входе элемента И 13;

1- сиг нал на выходе элемента НЕ;

2- импульсы генератора сто- noBbse импульсыJ е - разрешающие строб-импульсы триггера - тактовые импульсы; -- сигнал на выходе триггера 20; U - пакеты тактовых импульсов, поступающих иа вход счетчика; к - стоповые импульсы, поступающие на вход делителя 5 л - сигнал

на выходе делителя

Так как при начальной установке до подачи команды установки делителя в нулевое сос Г ояние его состояние неопреде: енно,, условно принятоj что на его BF)ixoii,e после включения блока 8 - ел,иничный потендиал (фиг 2).

Форм у л а и 3 о б р е т е н и я

Устройство для измере1п-гя углов, содержащее З л-1тельную трубу, источник света, д зигатель, фотоприемпик и измерительный блок, снабженный форми эователем, первым триггером, Г енератором тактовых импульсов,, первым элементом И, счетчиком, пер- вьт регистром и блоком управления, причем выход фотоприемника соединен с входом формирователя, выход первого тригг ера соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактоных импульсов, а выход - с информативным входом счетчика уп равляющий вход К(5торого соединен с выходом блока управления, а разрядные выходы соединены с соответствующими разрядными входами первого регистра, о л и ч а ю щ е е с я тем, что 5 с делью повышения точности измерения за счет устранения погрешности стыковки визирного устройства с измерителем угла, двигатель и фотоприемник установлены соосно с осью вращения зрительной трубы, на палу двигателя под углом

0

g

0

0

X его оси закреплено введенное гло . ;-- кое sepKaJiOj источник света связан с зрительной трубой и oiiTri- чески связан с зеркалом и фотопри-- емником, а в измерительный блок генератор импульсов, три элемента И, два элемента ИЛИ, элемент , элемент ЗАПРЕТ, второй трип -ер, второй регистр, делитель,, вычислитель}1Ый блок и блок т-п-дикс -- ции, причем зыход генератора импульсов соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с первыми входами триггеров, выход формирователя соединен с первыми входами первого элемента ИЛИ и третьего элемента Hj выход, первого элемента Ш1И соединен с вторым входом первого триггера выход. второг О триггера соединен с BTopbiM входом третьего э.чемента И, выход которого соединен с иервым входом делителя, вькод Еюследг его соединен с входом блока управления, нервьми входами четвертого элемента, И к элемента З/ШРЕТ, входом элемента НЕ и первым входом второго элемента ИЛИ, Е)ьжод которого соединен с вторьпч входом второго триггера, элемента ЗЛЛРЕТ и четвврто-- го элемента И соегдинены с управляю- 01ИМИ входаш первого и второго гистров соответственно; выход элемента НЕ соединен с вторым входом второго элемента И, разрядные входы второго регистра соединены с соответ- ст)зую1щми paзpяднымIi выход;ами счетчика выходы регистров соединены с соот- ветствуюшД1ми входами вычислительного блока, выход которого соединен с блоком индикадии, а соответст- выходы блока у51равления сое- , с вторыми входами чет;; ерто- го элемента И и элемеугга ЗАПРЕТ. вторыми входами элемелп ов ИЛИ и. 11,елителЯз управляюш.ими вко/1аг- и вы- -гислительного блока и треть-им вхо- д о м Б тор о г о элемента И

l

s

Составитель В.Агапова Редактор О.Юрковецкая Техред А.Бабинец Корректор Е.Сирохмаи

Заказ 509/51

Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Филиал ППП Патент, г, 5 жгород, ул. Проектная, 4

Фиг.г

фиг.З

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть испо.Ч1)Зовано для измерения углов между удаленными объектами, когда на эти объекты вначале производится визирование, а затек измерение углов, и позволяет повысить точность И34- 1ерений за счет устранения погрешности стыковки визирного устройства с измерителем угла. Блок 8 содержит блок 9 управления, формирователь 10, генератор 11 импульсов, генератор 12 тактовых импульсов, элементы И 13-16, элементы ИЛИ 17 и 18, триггеры 19 и 20, счетчик 2Т, регистры 22 и 23, вьиислительный блок 24, блок 25 индикации, делитель 26, элемент НЕ 27, элемент ЗАПРЕТ 28. Устройство содер;к1-1Т основание 1 , двигатель 2, на валу которого под углом к оси закреплено плоское зер- кало 3, фотоприемник 4, зрительную трубу 5, ось вращения которой перпендикулярна к плоскости изь еряемого угла ей и совпадает с осью вала двигателя и фотоприемиика, источник 6 света, жестко связанньш со зрительной трубой при помощи кронштейна 7. Временные диаграммы иллюстрируют работу некоторых элементов измерительного блока 8. 3 ил. С «э 1Ю V i Фт 1