Устройство для измерения линейных размеров и перемещений Советский патент 1990 года по МПК G01B21/00 

Фиг/

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля линейных размеров и перемещений.с

Цель изобретения - повышение быстродействия за счет исключения сканирования фотоприемником измерительной линейки.

На фиг. 1 представлена блок-схема JQ устройства; на фиг. 2 - функциональная схема электронной части устройства.

Устройство состоит из измерительной линейки 1 с периодической свето- 15 вой структурой, закрепленной на не- подвижной базе и выполненной с прозрачной меткой 2 начального положения, считывающей головки, выполненной в виде источника 3 излучения и 20 приемника 4 излучения, оптически связанного с источником 3 излучения через измерительную линейку 1, последовательно соединенных блока 5 суммирования и блока 6 индикации,, синх- 25 регенератора 7, сдвигового регистра 8 с параллельной записью информации, схемы 9 сравнения с двумя группами входов, блока 10 логической обработки сигналов, фотодатчика 11 началь- зд ного положения и блока 12 задания. Выходы приемника 4 излучения электрически соединены с информационными входами сдвигового регистра 8 и первой группой входов схемы 9 сравнения, ,, вторая группа входов которой соединена с выходами сдвигового регистра 8. Выход схемы 9 сравнения подключен к информационному входу блока 10 логической обработки сигналов, тактовый дд вход которого соединен с выходом син- хрогенератора 7, а выходы подключены к входам Сдвиг, Запись и Нач. запись сдвигового регистра 8 и входом + и - блока 5 суммирования 5 соответственно. Выход фотодатчика 11 начального положения подключен к входу блока 12 задания, выход которого соединен с входом Запись блока 5 суммирования.гп

Подвижная часть устройства, включающая жестко связанные между собой источник 3 и приемник 4 излучения установлена с возможностью перемещения вдоль измерительной линейки 1. Приемник 4 излучения выполнен в виде четырех светочувствительных элементов, расположенных с шагом h.

Сдвиговый регистр 8 выполнен в виде последовательно соединенных D- триггеров 13-16, R-входы которых объединены . и являются входом Запись регистра 8, элементов И-НЕ 17-20, первые входы которых являются информационными входами регистра 8, вторые входы объединены и являются входом Нач.запись регистра 8, а выходы подключены к S-входам D- триггеров 13-16 соответственно, элемента И-НЕ 21, входы которого объединены и являются входом Сдвиг регистра 8, а выход подключен к входам CD-триггеров 13-16.

Схема 9 сравнения выполнена в виде последовательно соединенных 4-вхо- дового полного сумматора 22 и элемента 4И-НЕ 23, первая и вторая группы входов сумматора 22 являются первой и второй группами входов схемы 9, а выход элемента 23 является выходом схемы 9.

Блок 10 логической обработки выполнен в виде последовательно соединенных элементов И-НЕ 24 и 25, D-триг- гера 26, двоичного счетчика 27 и сдвоенного дешифратора-мультиплексора 28, входы элемента 25 объединены, вход С1 счетчика .27 подключен к первому выходу счетчика 27, последовательно соединенных элементов И-НЕ 29- 31, первые входы элементов 24 и 29 объединены и подключены к выходу логической единицы источника пита,ния (источник питания на схеме не

, fпоказан), второй вход элемента 30 подключен к четвертому выходу дешиф- - ратора-мультиплексора 28, первый выход которого подключен к входу Сдвиг регистра 8, а пятый выход подключен к входу 9 D-триггера 26, выход элемента 31 подключен к входу Нач.запись регистра 8, последовательно соединенных элемента И-НЕ 32, входы которого объединены и подключены к второму выходу дешифратора-мультиплексора 28, формирователя 33 импульса, элемента И-НЕ 34 входы которого объединены, и элемента И-НЕ 35, выход которого подключен к входу + блока 5, последовательно соединенных элемента И-НЕ 36, первый вход которого подключен к третьему выходу дешифратора-мультиплексора 28, а второй вход - к выходу логической едини цы источника питания, и элемента И-НЕ 37, входы которой объединены,

а выход подключен к второму входу элемента 30 и входу Запись регистра 9, последовательно соединенных элемента И-НЕ 38, входы которого объединены с вторыми входами элементов 35 и 24 и подключены к выходу схемы 9 сравнения, и элемента И-НЕ

39, второй вход которого объединен с первым входом элемента 35, а выход подключен к входу - блока 5, вход С2 счетчика 27 подключен к выходу синхрогенератора 7.

Устройство работает следующим образом.

Пусть в исходном состоянии в начальный момент времени все светочувствительные элементы приемника 4 излучения, оптически связанные с источником излучения через измерительную линейку 1, открыты. При включении питания и подаче командного сигнала на вход блока 10 логической обработк сигналов, на его выходе формируется импульс начальной записи, поступающий на соответствующий вход Нач.запись сдвигового регистра 8.

По этому сигналу в сдвиговый регистр 8 записывается начальная.входная информация, поступающая на информационные входы регистра 8 с выходов приемника 4 излучения и отражающая состояние его светочувствительных элементов.

В течение первого такта периода измерения схема 9 сравнения производит сравнительную оценку состояний сигналов с выходов сдвигового регистра 8 и приемника 4 излучения на двух группах входов. В этом случае на его выходе формируется сигнал логический О, поступающий на информационный вход блока 10 логической обработки сигналов. Дальнейшая работа блока 10 блокирована и он остается в состоянии первого такта измерения. При перемещении контролируемого объекта 40 считывающая головка, механически связанная с контролируемым объектом 40, изменяет свое положение относительно зубчатой рейки, смещаясь в ту или другую сторону. При этом на выходе приемника 4 излучения появится импульс от светочувствительного элемента, световой поток на который перекрывается зубчатой рейкой.

При сравнении информации, записанной в регистр 8, и новой информации,

5733466

поступающей .на входы схемы 9 сравнения, на выходе схемы 9 в течение первого такта измерения вырабатывается сигнал логической 1, разрешающий дальнейшую работу блока 10 в последующих тактах.

Во второй такт периода измерения блок 10 логической обработки сигнаJQ лов формирует сигнал сдвига на один шаг, поступающий на вход Сдвиг сдвигового регистра 8. Состояние на выходах сдвигового регистра, по сравнению с начальными, изменяется.

J5 При одинаковом состоянии сигналов на двух группах входов, схема 9 сравнения выдает сигнал логический О на информационный вход блока 10 логической обработки. В третий такт перио20 дов измерений блок 10 формирует сигнал счета, поступающий на один из

+ или - блока 5 суммирования. В этом случае числовая информация, содержащаяся в сумматоре 5,- изменится на единицу. В четвертый такт периода измерения на выходе блока 10 логической обработки вырабатывается сигнал записи, поступающий на соответствующий вход Запись сдвигового

регистра 8. По этому сигналу осуще ствляется запись входной информации, поступающей на информационные входы регистра со светочувствительных элементов, а, Ь, с, d приемника 4 излучения, после чего блок 10 обработки сигналов переходит к первому такту процесса измерения. Период процесса измерения, состоящий из четырех тактов, повторяется. При изменении направления перемещения объекта 40 и считывающей головки на противоположное, происходит перекрытие зубчатой рейки светового потока на светочувствительный элемент приемника 4 излучения о

На выходе схемы 9 сравнения во втором измерительном такте вырабатывается сигнал логической 1, поступающий на информационный вход блока

Ю логической обработки сигналов.

В третьем такте периода измерения на выходе блока 10 формируется импульс счета, который в этом случае подается на другой вход блока 5 сум-

(мирования.

Так как каждому импульсу с приемника 4 излучения соответствует один засвеченный светочувствительный эле-

мент, то зная шаг h расположения светочувствительных элементов, определяют истинное смещение считывающей головки относительно зубчатой рейки. Таким образом за один период измерения блок 6 индикации фиксирует в цифровом виде число, соответствующее текущему линейному размеру или величине перемещения контролируемого объекта 40.

Фо.рмула изобретения Устройство для измерения линейных размеров и перемещений,содержащее измерительную линейку с периодической световой структурой, источник излучения, приемник излучения, оптически связанный с источником излучения через измерительную линейку, источник и приемник излучения установлены с возможностью перемещения вдоль измерительной линейки, и счетчик, отличающееся тем.

что, с целью повышения быстродействия, оно снабжено сдвиговым регистром с параллельной записью информации, схемой сравнения, первая группа входов которой подключена к выходам сдвигового регистра, блоком логической обработки информации, информационный вход которого подключен к выхоДУ схемы сравнения, а первые три выхода подключены к управляющим входам сдвигового регистра, синхрогенерато- ром, выход которого подключен к тактовому входу блока логической обработки информации, приемник излучения выполнен в виде линейки фоточувствительных элементов, выходы которых подключены к информационным входам сдвигового регистра и к второй груп0 пе входов схемы сравнения, счетчик выполнен реверсивным, а входы счетчика подключены к четвертому и пятому выходам блока логической обработки информации.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - повышение быстродействия за счет исключения сканирования фотоприемником измерительной линейки. Устройство содержит неподвижную измерительную линейку 1, считывающую головку в виде источника 3 излучения и фотоприемника 4 с четырьмя светочувствительными элементами, блок 5 суммирования, регистр 8 сдвига, входы которого подключены к выходу фотоприемника 4, схему 9 сравнения, первая группа входой которой подключена к выходу фотоприемника 4, а вторая группа - к выходам регистра 8 сдвига, и блок 10 логической обработки сигналов. При перемещении считывающей головки относительно линейки 1 изменяются сигналы на первой группе входов схемы 9. Сигналы на первой и второй группах входов схемы 9 сравниваются, и по результату сравнения блок 10 выдает на вход "+" или "-" блока 5 сигнал счета. 2 ил.

ркЕ