Устройство для измерения угла поворота Советский патент 1987 года по МПК G01B21/22 

11

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к фотоэлектрическим устройствам ,цля точног измерения углового положения подвижных элементов, и может быть использовано в приборостроении, станкостроении и робототехнике.

Цель изобретения - повьшзение точности измерений за счет параллельног дискретного съема информации.

На фиг. 1 дана схема установки фотоприемника в случае винтовой линии на фиг, 2 - то же, в случае спирали Архимеда ; на фиг. 3 - схема обработки сигнала.

Устройство для измерения угла поворота состоит из осветителя (не показан) , вала 1 с элементом 2 вертывающим рисунком 3, фотоприемни- .ка 4 в виде линейки фотоэлементов (например ПЗС) и схемы обработки сигнала, соединенной с фотоприемнико 4 и содержащей последовательно соединенные усилитель 5 видеосигналов, аналого-цифровой преобразователь 6, блок 7 регистровой памяти, арифметико-логический блок 8 и индикатор 9, схему 10 сравнения, схему 11 вьщеле- .ния тактовых импульсов, подключенную К ее выходу и второму входу блока 8, элемент И 12, соединенный первым входом с выходом схемы 10 сравнения, а выходом - с вторьм входом блока 7 регистровой памяти, средний элемент которого является входом схемы 10

сравнения, генератор 13 опроса, выходы которого соединены с входом фото- приемника 4 и вторыми входами соответственно аналого-цифрового преобразователя 6, элемента И 12, схемы 11 выделения тактовых импульсов и индикатора 9 .

Устройство работает .следующим образом.

Осветителем освещается поверхность с развертывающим рисунком 3 в виде винтовой линии (спирали Архимеда или ее частей). Рисунок линии может также проецироваться на просвет

Изображение рисунка проет ируют Hd светочувствительную поверхность фотоэлемента линейки фотоприемника 4. Угловой поворот элемента 2 с развертывающим рисунком приводит к сме- щению изображения линии вдоль фото-элементов линейки.

Поскольку проекция изображения линии проходит ряд фоточувствительO

0

5

ных элементов под углом к его направлению, то зна гения видеосигнала от фотоэлементов, находящихся под изображением перехода светлое-темное, в схеме обработки сигнала запоминаются в блоке 7 регистровой памяти, построенной на сдвиговых регистрах, включенных последовательно друг за другом. Емкость памяти составляет N слоев и разрядность ее соответствует разрядности слов, кото-- рыми кодируется величина видеосигнала в аналого-цифровом преобразователе 6, вход которого подключен че5 рез усилитель 5 к фотоэлементам, а выход - к блоку 7 регистровой памяти, выход которого подключен к входу арифметико-логического блока 8, который путем арифметической обработки значений- видеосигнала определяет точное положение края линии с точностью до дробной доли шага фотоэлементов . Входящая в схему обработки сигнала (цифровая) схема 10 сравнения определяет момент поступления в центральную ячейку блока 7 регистровой памяти значения видеосигнала,, близкого к среднему значению и соответствующего, таким образом фотоэлементу, находящемуся в середине изображения края линии. Выход схемы 10 сравнения подключен через схему 11 к управляющему входу блока 7 регистровой памяти (к элементу И 12) и

5 появление сигнала на нем прекращает сдвиги информации в памяти. При этом

в блоке 7 регистровой памяти будут храниться значения видеосигнала от элементов, лежащих как под изобра0 жением темного участка, так и под изображением светлого участка линии поровну относительно изображения края линии, так как вход схемы 10 подключен к средней ячейке блока 7

5 регистровой памяти,

С целью устранения смаза изобра- жен,ия края линии на поверхности фотоэлементов при вращении вала 1 в осветителе устройства в качестве не0 точ:яика света используется полупроводниковый излучатель света, напри- ,мер, светодиод или лазерный диод, которые производят засветку рисунка в течение короткого времени, Засвет-;

е ка производится перед началом опроса фотоэлементов по команде от генератора 13 опроса, один из выходов которого подключен к управляющему входу осветителя (связь не показана). G

0

целью увеличения числа отсчетов возможна последовательная установка линеек фотоэлементов. Оптимальным является установка нескольких линеек в аналогичных позициях, при наличии повторяющегося через равные угловые интервалы по кругу рисунка. В этом случае цилиндрическая поверхность может быть разделена образующими на одинаковые участки, в каждом из которых рисуется один и тот же отрезок винтовой линии. Поверхность основания может быть разделена на равные сектора, в каждом из которых рисуется один и тот же отрезок спирали Архимеда. При вращении вала 1 с элементом 2 фотоприемники просматривают поверхность участка за участком и определяют угловые координаты в пределах участка и всего круга.

Формула изобретения

1. Устройство дпя измерения угла поворота, содержащее оптически связанные осветите.ль и вал с элементом с развертьшающим рисунком, нанесенным на боковую поверхность элемента или его основание, фотоприемник, оптически связанный поверхностью с развертывающим рисунком, и схему об-, работки сигнала, соединенную с выхо- дом фотоприемника, отличающееся тем, что, с целью повьшеW

15

20

25

боковой поверхности элемента или вдоль радиуса его основания поверхности j а схема обработки сигнала выполнена в виде соединенных после- довательно усилителя видеосигналов, аналого-цифрового преобразователя, блока регистровой памяти, арифметико-логического блока и индикатора, схемы сравнения, схемы выделения тактовых импульсов, соединенной с ее выходом и подключенной к второму входу арифметико-логического блока и управляющему входу блока регистровой памяти элемента И, первый вход которого соединен с выходом схемы сравнения, а выход - с вторым входом блока регистровой памяти, средний элемент которого является входом схемы сравнения, и генератора опроса, выходы которого соединены с входом фотоприемника и вторыми входами соответственно аналого-цифрового преобразователя, элемента И, схемы выделения тактовых импульсов и индикатора, а вход усилителя видеосигналов

является входом схемы обработки сигнала.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, развертьшающий

рисунок нанесен на боковую поверхность элемента по винтовой линии.

3.Устройство по п. 1, о т л и - .чающееся тем, что развертываю щий рисунок на основании элемента

ния точности измерений,.фотоприемник 35 выполнен в виде спирали Архимеда или выпопнен в виде линейки фотоэлемен- концентрически расположенных ее час.- тов, расположенной вдоль образующей. тей.

5

0

5

боковой поверхности элемента или вдоль радиуса его основания поверхности j а схема обработки сигнала выполнена в виде соединенных после- довательно усилителя видеосигналов, аналого-цифрового преобразователя, блока регистровой памяти, арифметико-логического блока и индикатора, схемы сравнения, схемы выделения тактовых импульсов, соединенной с ее выходом и подключенной к второму входу арифметико-логического блока и управляющему входу блока регистровой памяти элемента И, первый вход которого соединен с выходом схемы сравнения, а выход - с вторым входом блока регистровой памяти, средний элемент которого является входом схемы сравнения, и генератора опроса, выходы которого соединены с входом фотоприемника и вторыми входами соответственно аналого-цифрового преобразователя, элемента И, схемы выделения тактовых импульсов и индикатора, а вход усилителя видеосигналов

является входом схемы обработки сигнала.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, развертьшающий

рисунок нанесен на боковую поверхность элемента по винтовой линии.

3.Устройство по п. 1, о т л и - .чающееся тем, что развертывающий рисунок на основании элемента

Изобретение относится к измери- тельной технике, в частности к фотоэлектрическим устройствам для точного измерения углового положения под- вижных элементов, и может быть ис- псиьзовано в приборостроении, станке строении и робототехнике. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет параллельного дискретного съема информации. Устройство, содержаще установленный на валу элемент с развертывающим рисунком, позволяет за счет установки линейки фотоэлементов напротив поверхности с развертывающим рисунком и применения блока регистровой памяти с выводом центральной ячейки на схему сравнения обеспечить фиксацию фотоэлемента, регистрирующего симметричное положение края линии рисунка на плоскости фотоэлемента. .2 з.п. ф-лы, 3 ил. to

Фае.;

фиг. 2

Редактор М.Товтин

Составитель Е.Глазкова

Техред Л.Сердюкова Корректор И.Эрдейи

370/41

Тираж 678Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4