Преобразователь перемещения в код Советский патент 1989 года по МПК H03M1/24 

UiLf

1%

Ии .

сд

31510083

выходного кода, введены второй формирователь выходного кода, блок уп- равления, измерительный растр, фото- ре гистрирующее устройство, элемент с ИЛИ и одновибратор. В качестве излучателя применяется двухчастотный лазер, вырабатывающий два соосных луча с длинами волн 21 и 22. Х-образ-i

ная форма анализатора и конструкция фотоприемного устройства позволяют получать на выходах формирователей выходного .кода коды координат N и N2, от различных лучей 21 или 22, что позволяет выбирать нужную пару координат в зависимости от необходимой погрешности, 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к информационно-измерительной вычислительной технике и может быть использовано , в частности, для оперативного контроля сварочных перемещений и деформаций широкого класса изделий в процессе сварки. Целью изобретения является повышение точности и расширение области применения преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, содержащий излучатель, оптически связанный через коллиматор и анализатор с фотоприемным устройством, формирователь начала отсчета, реверсивный двигатель, формирователь выходного кода, введены второй формирователь выходного кода, блок управления, измерительный растр, фоторегистрирующее устройство, элемент ИЛИ, и одновибратор. В качестве излучателя применяется двухчастотный лазер, вырабатывающий два соосных луча с длинами волн 21 и 22. Х- образная форма анализатора и конструкция фотоприемного устройства позволяют получать на выходах фермирователей выходного кода коды координат N¹ и N² от различных лучей 21 или 22, что позволяет выбирать нужную пару координат в зависимости от необходимой погрешности. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к информационно-измерительной и вычислительной технике и может быть использовано, в частности, для оперативного контроля сварочных перемещений и деформа- ций широкого класса изделий в процессе сварки.

.-.

Целью изобретения является повышение точности и расширение области применения преобразователя.

На фиг. 1 изображена структурная схема преобразователя перемещения в код и блока формирования выходного кода; НД фиг. 2 - конструкция анализатора и фотоприемного устройства, взаимное расположение фотоприемникрв на фиг. 3 - пример определения коор- .динат .анализатора относительно лазерного луча.

Преобразователь содержит излучатель 1, коллиматор 2(, анализатор 3, фотоприемное устройство 4, формирователь 5 начала отсчета, реверсивный двигатель 6, формирователь 7 выходного кода, измерительный растр 8 с прозрачным окном 9, фоторегистрирую- щее устройство 10, формирователь 11 выходного кода, блок 12 управления, элемент ИЛИ 13, одновибратор 14, кажда|й из формирователей 7 и 11 выходного кода содержит формирователи 15 и 16 импульса, триггеры 17 и 18, элементы И 19 и 20, счетчики 21 и 22 буферные регистры 23 и 24, блок 25 сложения, кодов, блок 26 вычитания

кодов. Фотоприемное устройство 4 со

держит линейные фотоприемники 27-30.

Анализатор 3 выполнен в виде X- образного перекрестия и установленного на рамке 31 и состоящего из струн 32 и 33. Струна 32 расположена под углом сорок пять градусов по отношению к оси X, являющейся направлением сканирования, а струна 33 расположена перпендикулярно первой в

15

20

30

35 4045

50

с плоскости анализатора 3, причем середины струн 32 и 33 совмещены. Фотоприемное устройство 4 установлено на рамке 31 и состоит из четырех линейных фотоприемников 27-30, линейные размеры которых совпадают или больше размеров струн 32 и 33 анализатора 3, при этом фотоприемники 27 и 28 работают на длине волны ,, , а фотоприемники 29 и 30 - на длине волны )), причем концы фотоприемников 27 и 29 расположены напротив концов струны 32, а плоскости фотоприемников 27 и 29 расположены параллельно струне 32, концы фотоприемников 28 и 30 расположены напротив концов струны 33, а плоскости фотоприемников 28 и 30 расположены параллельно струне 33 таким образом, чтобы обеспечить оптическую связь фотоприемников 27 и 29 с излучателем 1 только через струну 32, а фотоприемников 28 и 30 - только через струну 33, причем выходы фотоприемников 27-30 являются выходами фотоприемного устройства 4. В качестве излучателя 1 используется двухчастотный лазер, при ЭТОМ излучатель 1 оптически связан через коллиматор 2 и анализатор 3 с фотоприемным устройством 4 посредством двух соосных лучей, причем один луч имеет длину волны А, , а другой луч имеет длину волны

Преобразователь работает следующим образом.

Излучатель 1, в качестве которого может быть использован, например, АИГ-лазер, работающий в режиме генерации второй гармоники, с закрепленным на нем коллиматором 2 устанавливается на неподвижной базовой оснастке и применяется для задания опорно го направления с помощью двух соосных лучей с длинами волн Д, (1,06 мкм)

5,

и Ai (0,53 мкм). Анализатор 3 и связанные с ним фотоприемное устройство 4, формирователь 5 начала отсчета, реверсивный двигатель 6, измерительный растр 8 с прозрачным окном 9 и фоторегистрирующее устройство 10 расположены в контролируемой точке объекта. Расположение остальных блоков может быть произвольное. Реверсивный двигатель 6 обеспечивает возвратно-поступательное движение анализатора 3 с фотоприемным устройством 4 и измерительного растра 8 с прозрачным окном 9 в плоскости, перпендикулярной опорному направлению. При движении каретки реверсивного двигателя 6 вправо прозрачное окно 9 пересекает формирователь 5 начала отсчета, на выходе которого появляется импульс начала отсчета .,(, Импульс Т но устанавливает выходы триггеров 17 и 18 в единичное состояние и производит запись кода начальной установки NQ, и N, соответствующего заданным координатам- Хд и Y, поступающего на входы формирователей 7 и 11 выходного кода, в счетчики 21 и, 2.. Причем на входах элементов И 19 и 20 появляется последовательность счетных импульсов Т. с выхода фоторегистрирующего устройств а 10, количество которых пропорционально перемещению каретки. -Так как на вторых входах элементов И 19 и 20 присутствует уровень логической единицы счетные импульсы проходят на счетные входы счетчиков 21 и 22. При пересечении анализатором 3 опорных лучей , и TI.. струны 32 и 33 с диффузно- отражающей поверхностью рассеивают излучение в плоскости, задаваемой опорным лучом и нормально к оси струны (фиг. 2). Фотоприемники 27 и 29 принимают излучение рассеянное струной 32, а фотоприемники 28 и 30 - струной 33. Линейные фотоприемники могут быть заменены на фотоприемники с малой фоточувствительной областью, но в этом случае они допжны располагаться в фокусах соответственно сори ентированных цилиндрических линз. На выходах фотоПриемников формируются импульсы и поступают на входы формирователей 15 и 16. Формирователи 15 и 16 могут быть выполнены, например, по известной схема фиксации положения максимума импульса, позволяющей реализовать потенциально мет

0083

рологические возможности преобразователя. Таким образом, на выходах формирователей 15 и 16 формируются импульсы Т, и Т2 соответственно, положения передних фронтов которых соответствуют максимумам сигналов на выходах фoтoпpиe fflикoв 27-30. В случае, если опорный луч находится по

Q отношению к перекрестию анализатора выше траектории, по которой перемещается центр перекрестия (фиг. 3), в первую очередь его пересечет струна 32 в точке Х1, а затем - струна 33

5 в точке Х2. Следовательно, первым сформируется импульс Т,, а затем - импульс Т. В противном случае первым сфорьшруется импульс Т. Эти импульсы подаются на входы сброса тригге0 ров 17 и 18 и устанавливают их выходы в нулевое состояние. При этом прохождение счетных импульсов Т через элементы И 19 и 20 прекращается, а на выходах счетчиков 21 и 22 устанав5 ливаются коды N, и N2 , соответствующие положениям анализатора 3 - XI и Х2 относительно начального положения Хр. Причем на выходе элемента 1-ШИ 13 формируется импульс, фронт

эд которого соответствуе.т моменту появ.ления импульса начала отсчета Т

Но

а срез - моменту появления последнего импульса на выходе фотоприемного устройства и несущего информацию о том, что цикл измерения закончен. Од- новибратор 14 формирует по срезу импульса с выхода элемента ИЛИ 13 импульс Конец преобразования Т , который меняет полярность напряжения - питания реверсивного двигателя 6, вследствие чего анализатор 3 с закрепленными на нем блоками начинает перемещаться в обратном направлении. Этим же импульсом в буферные регистры 23 и 24 производится запись кодов 5 ,. I ,, I

N и N , установившихся на выходах счетчиков 21 и 22. При перемещении анализатора 3 в крайнее левое положение прозрачное окно 9 пересечет формирователь 5 начала отсчета, на выходе которого при этом появится импульс, устанавливающий в блоке 12 управления первоначальное положение, и цикл преобразования возобновится. И-з фиг. 3 .видно, что вследствие выбранной геометрии анализатора 3, по результатам измерения координат XI и Х2 текущие координаты лазерного луча XI и Y3 относительно заданного

начального значения Х и Y можно найти следующим образом.

XI « (XI + Х2)/2,

Y1 (Х2 - Х1)/2. (1)

В двоичном коде зависимости (1) яаписываются в виде

(N:

(N4 . N

N;

)/2, )/2

(2)

Коэффициент 1/2 может быть учтен, например, при выборе шага изкери- 15 тельного растра 8. Таким образом, задача нахождения координат контролируемой точки объекта по результатам измерений сводится к решению уравнений:20

N, + Nj,

N; - N;

(3)

Последние зависимости реализуются с помощью блоков 25 и 26 суммирования и вычитания кодов. При этом код на выходах формирователя 7 выходного кода соответствует координатам контролируемой точки объекта относитель- но опорного луча Л, - N( /,), Nu(4), а на выходах формирователя 11 выходного кода - относительно опорного луча Л - NxC)., N(2) Причем опорный лазерный луч А- используется как контрольный.

Таким образом, появляется дополнительная возможность увеличения точности измерений за счет выборки только тех измерений, которые удовлетворяют условию

пустимые погрешности измерений.

Формула изобретения

IN.CA,) - N.c) : N,,

iNjjC A,) - N.jC A) .e, мс, максимально до

5 0

5 О

5

0

5

0

дом первого формирователя выходного кода, второй вход которого подключен к выходу формирователя начала отсчета, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения преобразователя, в него введены фоторегистрирую-. щее устройство, второй фотопреобразователь выходного кода, блок управления, элемент ИЛИ, одновибратор, измерительный растр с прозрачным окном, механически связанный с реверсивным двигателем и оптически - с формирователем начала отсчета и. с фоторегистрирующим устройством, второй выход фотоприемного устройства соединен с первым входом второго формирователя вькодного кода, выход формирователя начала отсчета соединен с первым входом блока управления и с вторым входом второго формирователя выходного кода, третий и четвертый выходы фотоприемного устройства соединены с третьими входами соответственно первого и второго формирователей выходного кода, выход фоторегистрирующего устройства соединен с четвертыми входами первого и второго формирователей выходного кода, пятые и шестые входы которых являются входами установки начального кода преобразователя, а первые и вторые выходы соединены с соответствующими входами элемента ШШ, выход которого соединен с входом одновиб- ратора, выход которого соединен с вторым входом блока управления и с седьмыми входами первого и второго формирователей выходного кода,третьи и четвертые выходы которых являются выходами преобразователя, выход блока управления.соединен с реверсивным двигателем.

30

Вид А по8ери11/по

21

Фие.г

Y Ус

л; i xt

.З