Устройство для декодирования отсчетов по кодовому лимбу теодолита Советский патент 1988 года по МПК G01C1/06 

4 ГО

о со о:

О)

Изобретение относится к геодезическим угломерным приборам для автоматизированного измерения горизонтальных и вертикальных углов на местности с помощью теодолитов с кодовыми лимбами. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения погрешности декодирования отсчета. Для этого логическая схема устройства дополнена делителем тактовых импульсов на два и тремя блоками формирования сигналов, эквивалентных половине длительности информационных импульсов. Каждый из блоков . формирования сигналов, экв1шалентных половине длительности информационньгх импульсов, содержит две схемы ИЛИ, инвертор и вспомогательный ключ. Принцип декодирования отсчетов по кодовому лимбу теодолита заключается.в том, что отсчет ведут по середине фронта информационного ш-тульса. 1 3.п. ф-лы, 3 ил. ю (Л

Изобретение относится к угломерным геодезическим приборам, а именио к автоматизированным системам измерения вертикальных и горизонтальных углов на местности с помощью теодолитов с кодовыми лимбами.

Цель изобретения - повьшение точности путем уменьшения погрешности декодирования отсчета,

На фиг.I представлена функциональная схема устройства для декодирования отсчетов по кодовому лимбу теодолита; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы уст.ройства.

Устройство содержит датчик 1 тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом ключа 2 точного отсчета, вторыми входами ключа 3 поддиапазонного отсчета, ключа 4 диапазонного отсчета и блока 5 поправки, а также с входом делителя 6 на два. Выход последнего подан на первые входы первого 7, , второго 7 и третьего 7j блоков формирования сигналов, эквивалентных половине длительности информационных импульсов. Второй и третий входы первого блока 7, формирования сигналов, вторые входы диск- риминатора 8 последовательности отсчета и второго блока 7 формирования сигналов, первый вход блока 5 поправок и вход триггера 10 соединены между собой и подключены к выходу датчи- ка 9 точного отсчета. Выход триггера 10 соединен с вторым входом ключа 2 точного отсчета.

Выход датчика 1I поддиапазона отсчета подан на первые входы дискрими- наторов 8 и 12 последовательности под диапазонного и диапазонного отсчетов соответственно, а также на третий вход BTOpoVo блока 1 формирования сигналов и на второй вход третьего блока 7j формирования сигналов. Выход датчика 13 диапазонного отсчета соединен с третьими входами блока 5 поправок и блока 1 формирования сигналов, а также с вторым входом дискри

минатора 12 последовательности диапазонного отсчета.

Первый выход дискриминатора 8 последовательности поддиапазонного отсчета подан на шину сброса масштабно- го делителя 14 и на первый вход счетчика 15 поддиапазонного отсчета. Второй выход дискриминатора 8 последовательности поддиапазонного отсчета со

0

5

0 5 0 5

0 д

0

единен с первым входом ключа 3 поддиапазонного отсчета, выход которого является четвертым входом второго блока 7 формирования сигналов.

Первый выход дискриминатора I2 последовательности диапазонного отсчета подан на шину сброса масштабного делителя 16 и счетчика 17 диапазонного отсчета, а второй выход подан на первый вход ключа 4 диапазонного отсчета, выход которого является четвертым входом третьего блока 7, формирования сигналов.

Выход ключа 2 точного отсчета является четвертым входом первого блока 7, формирования сигналов.

Первые выходы первого 7, , второго 1 и третьего 7, блоков формирования сигналов поданы на третьи входы ключей 2, 3 и 4 соответственно, а вторые выходы первого, второго и третьего блоков 7, , .7 и 7 з формирования сигналов поданы, соответств.енно на счетчик 18 точного отсчета непосредственно, а на счетчики 15 и 17 поддиапазонного и диапазонного отсчетов соответственно через масштабные делители 14 и 16.

Выходы счетчиков 18, 15 и 17 поданы соответственно на первый, второй и третий входы дешифратора 19 и далее на цифровое табло (не показано). Выход блока 5 поправок и сигнал КК / Конец кадра) поданы соответственно на первый и второй входы схемы 20 разрешения внесения поправки, выхо; которой подан на вход поправки счетчика 17 диапазонного отсчета.

Каждый из блоков 7 , 7 и 7 формирования сигналов, эквивалентных по- ловине длительности информационного сигнала, содержит по две схемы ИЛИ 21 и 22, причем выход первой схемы ИЛИ 21 связан с входом инвертора 24 и вторым входом вспомогательного ключа 23, выход которого подан на второй вход второй схемы ИЛИ 22. Первый вход каждого из трех блоков формирования сигналов является первым входом вспомогательного ключа 23, второй и третий входы - первым и вторым входом первой схемы ИЛИ 21, а четвертый вход - первым входом второй схемы ИЛИ 22. Выход инвертора 24 является первым выходом соответствующего блока 7, 7 или 7э формирования сигналов, а выход второй схемы ИЛИ 22 - вторьм выходом соответствующего блока 7,, 7,2 или 7,j формирования сигналов.

Устройство работает следующим образом.

Принцип декодирования отсчетов по кодовому лимбу теодолита аналогичен приведенному в устройстве - прототипе, отличие заключается в том, что отсчет ведут не по фронту информационного импульса, а по его середине.

На фиг.2 и 3 показаны для примера два кадра с различной последовательностью информационных штрихов пр сканировании.

Полный отсчет N равен:

N - N. + N,

+ N

т

А ПА. где N диапазонный отсчет;

N„д - поддиапазонный отсчет;

N - точный отсчет, точный отсчет для обоих кадров определяется одинаково количеством тактов (п), укладывающихся в промежутке А от точного штриха Т до конца кадра

.N,

Пд-Ы

)

где oi. - цена деления тактовой шкалы.

Для получения точного отсчета при сканировании кадра датчика 1 (фиг.1) вырабатывает тактовые импульсы t, которые поступают на первый вход ключа 2 и через делитель 6 на два на первый вход вспомогательного ключа 23 блока 7, . В исходном положении потенциалом триггера 10 ключ 2 закрыт по второму входу. В момент появления информационного импульса Т (фиг.2,а) на выходе датчика 9 точного отсчета триггер 10 перебрасьшается и открывает по второму входу ключ 2. Однако одновременно импульсом от датчика 9 через схему ИЛИ 21 и инвертор 24 блока 7 на третий вход ключа 2 поступает запрещающий потенциал, в результате чего ключ 2 остается закрытым. Информационный импульс от датчика 9 в то же время через схему ИЛИ 21 блока 7, открьюает по второму входу ключ 23 блока 7 и с его выхода через схему ИЛИ 22 блока 7, на счетчик 18 точного отсчета поступают тактовые импульсы t/2 от делителя 6 на два на время длительности импульса Т (участок с редкими штрихами на фиг.2,ё) . С момента, когда импульс Т исчезнет на выходе датчика 9, ключ 23 блока 7, закрьшается, а,ключ 2 открывается по третьему входу. В

результате тактовые импульсы от датчика 1 через ключ 2 и схему ИЛИ 22 блока 7, поступают на счетчик 18 до конца сканирования кадра (фиг.2,d). Таким образом, количество тактовых импульсов, поступающих на счетчик 18, соответствует количеству импульсов от середины штриха (импульса) Т до

конца кадра-отсчета Пд.

Для кадра, изображенного на фиг,3, точный отсчет определяется аналогично (фиг.3,d),

Поддиапазонный отсчет для кадра 2

определяется суммой количества тактов грубого отсчета, укладывающихся на участках А и В, и равен:

N

ПА

Ид + П в Хп,

оопд ;

5

0

5

0

5

0

где Пд п

Б

количество тактовых импульсов, укладывающихся на участке А;

количество тактовых импульсов , укладьшающихся на уча- .стке В;

цена деления пЬдциапазониого отсчета;

масштабный коэф41ициент под- диапазонного отсчета, определяющий дискретность подциапа- зонного отсчета.

Получение поддиапазонного отсчета для последовательности сигналов, изображенной на фиг.2, осуществляется следующим образом.

Датчик 9 точного отсчета и датчик 11 поддиапазонного отсчета подключены к дискриминатору 8 последовательности информационных импульсов Т - ПД. В процессе сканирования кадра информационный импульс ПД по времени опережает информационный импульС Т (фиг.2в, с). В исходном положении второго выхода дискриминатора 8 и выхода инвертора 24 блока 7 на соответствующие входы ключа 3 поступают разре- щающие потенциалы и тактовые импульсы t с выхода датчика 1 через ключ 3 и схему ИЛИ 22 поступают через масштабный делитель 14 на счетчик 15 поддиапазонного отсчета. При появлении на выходе датчика 11 поддиапазонного отсчета информационного импульса ПД он через схему ИЛИ 21 и инвертор 24 блока 7 поступает на ключ 3 и закрьшает его по третьему входу. Одновременно этим же информационным импульсом ПД о ткрьшается вспомога-(

тельный ключ 23 блока 7 и тактовые импульсы t/2 с выхода делителя 6 на два через схему ИЛИ 22 блока 7 поступают через масштабный делитель 14 на счетчик 15 поддиапазонного отсчета (фиг.2,е). Окончание действия информационного импульса ПД на выходе датчика 1I поддиапазонного отсчета приводит к тому, что вспомогательный ключ 23 блока 7 закрывается, а на третий вход ключа 3 поступает разретающий сигнал-потенциал с выхода инвертора 24 блока 7j , однако ключ 3 остается закрытым по первому-входу. Тактовые импульсы на счетчик 15 поддиапазонного отсчета поступать не будут до появления на выходе датчика 9 точного отсчета информационного импульса Т (фиг.2,в). При появлении в процессе сканирования на выходе датчика 9 точного отсчета информационного импульса Т на втором выходе дискриминатора 8 последовательности появляется разрешающий потенциал, поступающий на первый вход ключа 3, однако ключ 3 остается закрытым по .. третьему входу, так как информационный импульс Т, проходя схему ИЛИ 21 блока 7j, поступает на вход инвертора 24 блока 72. и с выхода последнего на третий вход ключа 3 в виде запрещающего потенциала. Одновременно информационный импульс Т открывает ключ 23 блока 7. и тактовые импульсы t/2 через ключ 23 и схему ИЛИ 22 блока 1 поступают через масштабный делитель 14 на счетчик- 15. По окончании импульса Т ключ 23 блока 1 по второму входу закрьшается, а с появлением в этот же момент на выходе инвертора 24 блока 1 разрешающего потенциала ключ 3 открьгоается и по третьему входу тактовые импульсы t с выхода датчика 1 поступают через ключ 2, схему ИЛИ 22 блока 7j и масштабный делитель 14 на счетчик 15 поддиапазонного отсчета до конца кадра (фиг.2,е). Таким образом, отсчет при появлении поддиапазонного ПД и точного Т информационных импульсов производится не от передних их фронтов, а от их середины. В результате для v случая положения информационных штрихов, приведенного на фиг.2, поддиапа зонный отсчет определяется количеством тактовых импульсов грубого отсчета, укладывающихся от начала кадра д середины информационного импульса ПД

по дорожке поддиапазонного отсчета и от середины импульса Т до конца кадра.

Диапазонный отсчет для положения, приведенного на фиг.2, определяется суммой количества тактов грубого отсчета, укладьшающихся в интервалах В и С:

N,

Пе, + п

об

д ;

5

0

где п,

в

количество тактовых импульсов, укладьшающихся интервале В; количество тактовых импульсов, укладьшающихся в интервале С;

цена деления диапазонного отсчета;

масштабный коэффициент диапазонного отсчета, определяющий дискретность диапазонного отсчета;

5

0

5

0

5

0

5

ПБ+ПС

количество тактовых имч

Л пульсов грубого отсчета,

укладьшающихся на отрезках В, и С (фиг.2,).

Получение диапазонного отсчета для случая, приведенного на фиг. 2, когда в процессе сканирования кадра информационный импульс ПД по времени опережает информационный импульс Д осуществляется следующим образом. I

Как и в предыдущих случаях, в исходном положении с второго выхода дискриминатора 12 последовательности информационных импульсов ПД - Д и с выхода инвертора 24 блока 7 на первый и третий входы ключа 4 поступают разрешающие потенциалы и тактовые импульсы t с выхода датчика 1 тактовых импульсов через ключ 4, схему ИЛИ 22 блока 7j и масштабный делитель 16 поступает на счетчик I7 диапазонного отсчета. При появлении на выходе дат- чика 11 поддиапазонного отсчета информационного импульса ПД по его переднему фронту дискриминатор I2 выдает запре(цающий потенциал на первьй вход ключа 4 и последний закрьшается. Одновременно импульс ПД, пройдя через схему ИЛИ 21 блока 7, открь1вает ключ 23 и тактовые импульсы t/2 с выхода делителя 6 на два через ключ 23, схему ИЛИ 22 блока 1- и масштабный делитель 16 поступают на счетчик 17, а на выходе инвертора 24 блока 7, появляется запрещающий сигнал-потенциал, поступающий на третий вход ключа Д. Таким образом, интервал, равный длительности импульса ПД заполняется тактовыми импульсами t/2, это равносильно тому, что отсчет ведет- ся до середины импульса ПД (фиг. Z f). Исчезновение на выходе датчика 11 поддиапазонного отсчета информационного импульса ПД приводит к закрытию по второму входу ключа 23 блока 7з, т.е. к прекращению поступления тактовых импульсов на счетчик 17. При появлении на выходе датчика 13 диапазонного отсчета информационного импульса Д на втором выходе дискриминатора 12 последовательности появляется разрешающий потенциал для первого входа ключа 4. Однако одно- временно с этим импульс Д, проходя через схему ИЛИ 2 Г и инвертор 24 блока УЗ, закрьшает ключ 4 по третьему входу и открывает ключ 23 блока 73 по второму входу, в результате чего тактовые импульсы t/2 с выхода делителя 6 на два через ключ 23 и схему ИЛИ 22 блока 7j, а также через масштабный делитель 16 поступают на счетчик 17 диапазонного отсчета. При исчезновении на выходе датчика 13 диапазонного отсчета информационного импульса Д ключ 23 блока 7 закрьша- ется по второму входу, а с выхода инвертора 24 блока 7, на третий вход ключа 4 поступает разрешающий потенциал, и с датчика 1 тактовых импульсов .тактовые импульсы t через ключ 4 схему ИЛИ 22 блока 7j и масштабный

.

делитель 16 поступают на счетчик 17 диапазонного отсчета до конца сканирования кадра. Таким образом, после прихода информационного импульса Д отсчет возобновляется от середины информационного импульса Д до конца - кадра (фиг.2,t). Диапазонный отсчет определяется суммой тактовых импульсов грубого отсчета на промежутках В и С:

ПР, + Пс

Поддиапазонный отсчет для кадра, приведенного на фиг.3, определяется следующим образом.

В процессе сканирования кадра ин- формационный импульс Т опережает по времени информационный импульс ПД (фиг.З, а,в). В исходном положении с

, ю.20 25 ,„

35

40

45

50

55

второго выхода дискриминатора 8 последовательно и с выхода инвертора 24 блока 7 соответственно на первый и третий входы ключа 3 поступают разрешающие потенциалы, и тактовые импульсы t с выхода датчика 1 тактовых пульсов через ключ 3, схему ИШ 22 блока 7 и масштабный делитель 14 поступают на счетчик 15 поддиапазонного отсчета (фиг.3,е). При появлении на выходе датчика 9 информа1 11онного )гм- пульса Т (фиг.З,а) он поступает на второй вход дискриминатора 8 последовательности и с его первого выхода снимается на входы Установка нуля масштабного делителя 14 и счетчика 15 поддиапазонного отсчета сигнал, формируемый передним фронтом информационного импульса Т (фиг.3,е). Последующий счет тактовых импульсов ведется начиная с нуля. Как и в предьщущих случаях, информационный импульс Т, проходя через схему ГПМ 21 и инвертор 24 блока 7 , закрьшает ключ 3 по третьему входу и открывает ключ 23 блока 7, в результате чего тактовые импульсы t/2 с выхода делителя 6 на два поступают через ключ 23 и cxeM -r ИЛИ 22 блока 7 , а также масштабный делитель 14 на счетчик 15 поддиапазонного отсчета (фиг.1). С исчезновением на выходе датчика 9 точного отсчета информационного импульса Т ключ 23 блока 7г, закрьшается, а с вьтхода инвертора 24 блока 7 пост т1ает разрешающий потенциал на третий вход ключа 3. Тактовые импульсы t с выхода датчика 1 через ключ 3, схему ИЛИ 22 блока 7 и масштабный делитель 14 поступает на счетчик 15 поддиапазонного отсчета. При появлении на выходе датчика I1 поддиапазонного отсчета информационного импульса ПД (фиг.З,в) на втором выходе дискриминатора 8 последовательности сигналов появляется запрещающий потенциал, закрьшающий по первому входу ключ 3. Одновременно информационным импульсом ПД (как и в предыдущих случая) на время его длительности открывается ключ 23 и через инвертор 24 блока 7 закрьшается по третьему входу ключ 3. Тактовые импульсы t/2 с выхода делителя 6 на дпа через ключ 23 и схему ИЛИ 22 блока 7 , а также через мас- щтабнмй делитель 14 поступают на счетчик 15 поддиапазонного отсчета (фиг.3,е). Исчезновение информационного импульса ПД на выходе датчика 11 поддиапазонного отсчета приводит к закрытию ключа 23 блока 1 , а так -, как ключ 3 закрыт ранее по первому входу, то на вход счетчика 15 поддиапазонного отсчета поступление тактовых импульсов прекращается (фиг.З.е). Таким образом, поддиапазонный отсчет в данном случае опреде- ю по первому входу. Таким образом, диаляetcй количеством тактовых импульсов грубого отсчета, уложившихся в промежутке G от середины штриха Т до середины штриха ПД (фиг.3,е);

&. nf,

ПА

Диапазонный отсчет для случая, когда в процессе сканирования кадра информационный импульс Д опережает по времени импульс ПД, определяется следующим образом (фиг.З).

В исходном положении с второго выхода дискриминатора 12 и с выхода инвертора 24 блока 7 на первый и третий входы ключа 4 поступают разрешающий потенциал и тактовые импуль сы t датчика 1 через ключи 4, схему ИЛИ 22 и масштабный делитель 16 поступают на счетчик 17. При появлении на выходе датчика 13 информационного импульса Д по его переднему фронту на первом выходе дискриминатора 12 появляется краткий импульс, который поступает на входы Установка нуля масштабного делителя 16 и счетчика 17, и сбрасьшает их в нулевое положение. Импульс Д, проходя через схему ИЛИ 21 и инвертор 24 блока 7, за

крывает ключ 4 по третьему входу и открывает ключ 23. В результате тактовые импульсы t/2 с выхода делителя 6 поступают через ключ 23, схему ИЛИ 22 и масштабный делитель 16 на счетчик 17. С исчезновением на выходе датчика 13 импульса Д ключ 23 закрывается, а с выхода инвертора 24 на третий вход ключа 4 поступает разрешающий потенциал, в результате чего ключ 4 открьшается и тактовые импульсы от датчика 1 поступают через ключ 4, схему ШШ 22 и масштабный делитель 16 на счетчик 17. В момент, когда на выходе датчика 11 появится информационный импульс ПД (фиг.З,в), он проходит через схему ИЛИ 21, открывает ключ 23, а также через инвертор 24 закрывает по третьему входу ключ 4. В результате тактовые импульсы t/2

с выхода делителя 6 на два поступают через ключ 23, схему ИЛИ 22 и масштабный делитель 16 на счетчик 17. С исчезновением импульса ПД на выходе датчика II ключ 23 закрывается. На выходе инвертора 24 появляется разрешающий потенциал для третьего входа ключа 4, но ключ 4 остается закрытым

пазонный отсчет равен количеству тактов грубого отсчета ; укладьгоающихся на участке Е от середины штриха Д диапазонного отсчета до середины штриха ПД поддиапазонного отсчета п(фиг.3,f). Диапазонный отсчет в данном случав равен:

N.

ПЕ

ХА

Л )

5

0

5

0

5

0

5

где X . - масштабный коэффициент диа- А

пазонного отсчета.

Полный отсчет п (Пц + Пб)/х„д , (пц+ П)/Хд при сканировании кадра 2

или Пд, П(5/Хпд, ПЕ/ХД при сканировании кадра 3 фиксируется на счетчиках 18, 15 и 17 соответственно точного, поддиапазонного и диапазонного отсчетов. Со счетчиков информация поступает на дешифратор 19, где обрабатывается в соответствии с коэффициентами, oil ПД и 66;, и подается на семиразрядное цифровое табло, где отсчет появляется в градах, градных минутах и градньк секундах.

Блок 5 поправок и схема 20 выполняют полностью те же функции, что и в устройстве-прототипе.

Таким образом, в результате того, что отсчет в предлагаемом устройстве ведется от середины информационных импульсов, т.е. изменение длительности импульса не влияет на точность, уменьшается погрешность определения отсчета и снижаются требования к оптике.

Формула изобретения

счетчика точного отсчета и масштабных делителей поддиапазонного и диапазонного отсчетов.

Доиотка mot/ноъо от- счета

Дорожка поддиапазонного отсчета Доротна диапазонного

отсчета TanmoSaF доротка

ЗЕ

||||||||||||||||||Ш1111111П111ттш11Ш1шппшп11111111р11П11П111 L-rI

/ pmiiiiiiiiiimiiiiiiiiiiiiiHiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiim

т

/

фаз. 2

ЗЕ

11|11111111111111111 |111111Н1Ц11 |111ПШШШП1ПШ П1ШШШ

J

rtSw/w-V c«efnufaJi 0iai