Устройство для определения положения объектов Советский патент 1992 года по МПК G06K9/36 

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройству для определения положения объектов, и может быть использовано в измерительных системах.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - пример конструктивного выполнения дешифратора.

Устройство содержит блок 1 формирования сигналов считывания, включающий источник 2 света, растровую шкалу 3, кодовую шкалу 4, фокусирующий элемент 5, формирователь 6 сигналов изображения И формирователь 7 кодов, генератор 8 импульсов, первый 9 и второй 10 регистры, дешифратор 11, первый 12 и второй 13 блоки памяти, коммутатор 14 и сумматор 15.

Дешифратор (фиг.2) содержит элементы НЕ 16, И 17. НЕ 18 и И 19 и шифратор 20.

Устройство работает следующим образом.

Растровая шкала3, представляющая собой плоскую пластину (или ленту) из прозрачного материала с нанесенными на нее непрозрачными штрихами либо из непрозрачного материала с прорезями, освещается с помощью источника 2 света. Лучи света, проходя через прозрачные участки растровой шкалы, воспринимаются фокусирующим элементом 5, который проецирует изображение растровой шкалы на светочувствительную поверхность формирователя 6. Выход каждого элемента формирователя 6 соединен с соответствующим разрядом регистра 9. При записи информации в последний в разряды, соответствующие освещенным ячейкам (элементам) блока 6, записываются единицы, в разряды, соответствующие неосвещенным (затемненным) элементам, - нулевые значения сигнала. Положим, что штрихи растровой

шкалы - светлые (прозрачные). Тогда единичные значения записываются в те разряды регистра 9, которые соответствуют элементам блока 6, на которые сроецированы штрихи. Шаг нанесения штрихов выбирается таким, чтобы он был меньше длины светочувствительной части формирователя б. Номер каждого штриха закодирован с помощью продольных дорожек на кодовой шкале 4 и определяется в процессе считывания информации с помощью формирователя 7 на выходах которого появляется код номера текущего штриха, находящегося в зоне формирователя. Значение величины (в единицах длины), характеризующей положение каждого штриха на растровой шкале, хранится в блоке 12 памяти. Значения величин (в единицах длины) расстояний (их общее количество совпадает с количеством элементов формирователя 6 сигналов изображения)от края формирователя 6 до края штриха хранятся в блоке 13 памяти. Таким образом, зная номер текущего штриха и расстояние (в количестве элементов) от края формирователя 6 до края штриха, можно определить положение формирователя 6 (и объекта) относительно растровой и кодовой шкал, т.е. искомое положение объекта. При этом погрешность определения указанного положения не превышает значения (по длине) двух шагов элементов формирователя б и не зависит от измеряемой длинь. Кроме того, не предъявляется особых требований по точности к изготовлению растровой шкалы, так как после ее изготовления производится точное измерение расстояния каждого штриха до начала растровой шкалы с последующей записью полученных значений в блок 12 памяти и аналогичное измерение расстояний от края формирователя б до края штриха (по элементам формирователя б) с последующей записью соответствующих расстояний в блок 13 памяти. Так как вся эта информация заносится в блоки постоянной памяти (блоки 12 и 13), то она не теряется при отключении питающего напряжения, что позволяет получить высокую надежность устройства.

Для определения номера штриха растровая шкала совмещена с кодовой шкалой 4, на которую нанесены кодовые дорожки, при этом каждому штриху соответствует свой двоичный код, формируемый совокупностью кодовых дорожек, который считывается с помощью формирователя 7. Кодовая и растровая шкалы могут быть выполнены на едином основании.

Формирователь 7 представляет собой набор чувствительных элементов, расположенных в два ряда. Число элементов в каждом ряду соответствует числу дорожек кодовой шкалы 4, причем считывание информации с каждой дорожки производится с помощью двух элементов. Такая конструкция формирователя принята для устранения неопределенности в месте смены кода номера штриха растровой шкалы. При этом на йыходах элементов каждого ряда формирователя 7 вырабатывается свой (отличный от другого) код. Эти коды различаются на границе смены номера шага. Для определения истинного значения кода номера шага производится анализ первой (младшей) ячейки формирователя б сигналов. В зависимости от того, светлый это элемент, или темный (в соответствии с этим в младший разряд регистра 9 записывается соответственно 1 или О), код номера шага считывается с одного или с другого ряда элементов формирователя 7. Этот выбор производится с помощью коммутатора 14.

На выходе генератора 8 импульсов периодически формируется сигнал, поступающий на синхровходы регистров 9 и 10. По этому сигналу в регистр 10 записывается содержимое сумматора 15, представляют щее собой величину положения объекта на предыдущем такте измерения, а в регистр 9 записываются сигналы, сформированные на элементах формирователя 6. При этом, если на первый (младший) элемент формирователя 6 спроецировано изображение штриха (штрихи прозрачные), то в первом (младшем) разряде регистра 9 записывается 1, которая, поступая на управляющий вход коммутатора, коммутирует на его выходы содержимое входов В коммутатора 14. Если первый элемент формирователя б не принадлежит проекции штриха, то в первый (младший) разряд регистра 9 записывается О, коммутирующий на выходы коммутатора 14 содержимое его входов А. Код номера шага с выхода коммутатора подается на адресную шину 12 памяти, в котором по данному адресу записано значение расстояния от края растровой шкалу до края штриха (грубая составляющая измеряемого расстояния). С шины данных блока 12 памяти число поступает на первую группу входов сумматора 15.

Одновременно совокупность значени1 сигналов на элементах формирователя б,заггисанной в регистр 9, подается на входы дешифратора 11 (фиг.2). В последнем (на элементах НЕ 16 и И 17 определяются номера разрядов регистра 9, содержащих 1, при условии, что последующий разряд (смежный, более старший) содержит О.

Так как длина счетомувствительной формирователя б больше шага штрихов,

то в принципе возможны ситуации, когда таких сочетаний сигналов (в младшем разряде смежной пары 1. а в старшем О) два. Неоднозначность, возникающая при этом, устраняется с помощью элементов НЕ 18 и И 19. .В том случае,, когда среди младших разрядов регистра 9 обнаружена искомая пара значений смежных разрядов и с выхода соответствующего (одного из младших) элемента И 17 поступает единичный сигнал, этот сигнал, проходя через элемент НЕ 18. нулевым значением закрывает все более старшие элементы И 19, запрещая прохождение через них (если это потенциально возможно) аналогичных сигналов с элементов И 17 старших разрядов.

Таким образом, на входах шифратора 20 присутствует (в единичном коде) номер последнего освещенного элемента формирователя б, т.е. соответствующего краю штриха. Иначе говоря, совокупность сигналов на входах шифратора 20 представляет собой совокупность нулевых значений сигнала с единственным единичным значением, . место которого соответствует последнему (от края формирователя 6) возбужденному его элементу.

Шифратор 20 преобразует единичный код в эквивалентный двоичный код, который подается на адресные входы блока 13 памяти, в котором в соответствующих ячейках хранятся коды расстояний (в единицах длины) от начала формирователя 6 до края штриха (последнего возбужденного элемента формирователя 6).

С шины данных блока 13 памяти соответствующее число поступает на вторую группу входов сумматора 15 (входы вычитаемого).

В сумматоре 15 происходит вычитание из числа с первой группы входов числа на второй группе входов и, таким образом, формируется результирующий искомый код (в единицах длины), соответствующий точному положению обьекта; С приходом еледующего импульса от генератора В это значение с сумматора 15 записывается в

регистр 10, а в регистр 9 считывается новое текущее положение объекта, определяемое совокупностью значений сигнала элементов формирователя 6.

Таким образом, в предлагаемом устройстве достигается существенно более высокое быстродействие, чем в известном устройстве, так как исключается процесс поочередного считывания и анализа разрядов регистра, связанного с формирователем сигналов изображения (оно в предлагаемом устройстве осуществляется параллельным методом), отсутствует процесс формирования пачек импульсов для каждого единичного значения сигнала, поскольку в соответствующем блоке памяти предлагаемого устройства сразу формируется соответствующий код.

Формула изобретения Устройство для определения положения объекта, содержащее блок формирования сигналов считывания, первая группа выходов которого соединена с информационными входами первого регистра, синхронизирующий вход которого подключен к выходу генератора импульсов, соединенному с синхронизирующим входом второго регистра, выход которого является информационным выходом устройства, коммутатор, информационные входы которого подключены к выходам второй и третьей групп блока формирования сигналов считывания, а выход соединен с адресным входом первого блока памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит дешифратор, информационные входы которого подключены к выходам первого регистра, второй блок памяти и сумматор, первый информационный вход которого подключен к выходу первого блока памяти, второй - к выходу второго блока памяти, а выход подключен к информационному входу второго регистра, при этом выход младшего разряда первого регистра подключен к управляющему входу коммутатора.

фиг.1

От дл.б

20 Кбл,13

Фиё.2

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах цифрового позиционирования подвижных объектов и измерительных системах. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается путем параллельного формирований сигналов изображения и исключения процесса формирования пачек импульсов, что обеспечивается введением последовательно соединенных дешифратора, второго блока памяти и сумматора. 2 ил.