Волоконно-оптическое устройство для считывания меток Советский патент 1992 года по МПК G01B21/00 

XI

N

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике л может быть использовано для контроля положения объекта.

По основному авторскому свидетельству (заявка № 4496640/ 24-28 МКИ 4 G 01 В 21/00, положительное решение от 18.08.89г.) известно волоконно-оптическое устройство для считывания меток, содержащее подводящий световод, два отводящих световода, источник излучения, оптически связанный с входным торцом подводящего световода, два фотоприемника, оптически связанные с выходными торцами отводящих световодов расположены симметрично относительно оси выходного торца подводящего световода, регистратор, последовательно соединенные первый делитель,вход которого подключен к выходу первого фотоприемника, первый компаратор и формирователь логического уровня, выход которого подключен ко входу регистратора, второй делитель, включенный между выходом второго фотоприемника и вторым входом первого компаратора, второй компаратор, выход которого подключен ко второму входу формирователя логического уровня, а входы - к выходам первого делителя и второго фотоприемника, и последовательно соединенные источник опорного напряжения и третий компаратор, выход которого подключен к третьему входу формирователя логического уровня, а второй вход подключен к выходу первого делителя, формирователь логического уровня выполнен в виде двух последовательно соединенных триггеров, стробирующие входы которых являются вторым и первым входами формирователя соответственно, установочные входы триггеров объединены и являются третьим входом формирователя, а выход второго триггера является выходом формирователя.

Недостатком данного устройства является ограниченные функциональные возможности из-за отсутствия информации о текущем положении границы метки при ее попадании в поле зрения чувствительного элемента, что s свою очередь снижает точность и разрешающую способность, что необходимо при решении ряда измерительных задач, например, в системах позиционирования.

Цель изобретения - повышение точности измерения положения границы метки и расширение функциональных возможностей устройства считывания меток,

Указанная цель достигается тем, что волоконно-оптическое устройство для считывания меток по заявке № 4496640/24-28 МКИ4 G 01 В 21/00, положительное решение от 18.08.89г., содержащее подводящий световод, два отводящих световода, источник излучения, оптически связанный с входным торцом подводящего световода, два

фотоприемника, оптически связанные с выходными торцами отводящих световодов соответственно, входные торцы отводящих световодов расположены симметрично относительно оси выходного торца подводя0 щего световода, регистратор, последовательно соединенные первый делитель, вход которого подключен к выходу первого фотоприемника, первый компаратор и формирователь логического уровня,

5 выход которого подключен ко входу регистратора, второй делитель, включенный между выходом второго фотоприемника и вторым входом первого компаратора, второй компаратор, выход которого подключен

0 ко второму входу формирователя логического уровня, а аходы к выходам первого делителя v, второго фотоприемника, последовательно соединенные источник опорного напряжения и третий компаратор, выход

5 которого подключен к третьему входу формирователя логического уровня, а второй вход подключен к выходу первого делителя, формирователь логического уровня выполнен в виде двух последовательно соединен0 ных триггеров, стробирующие входы которых являются вторым и первым входами формирователя соответственно, установочные входы триггеров объединены и являются третьим входом формирователи, а

5 выход триггера второго является выходом формирователя, снабжено последовательно соединенными третьим делителем, вход которого подключен к выходу первого фотоприемника, четвертым компаратором, бло0 ком логики и вторым регистратором положения границы метки, последовательно соединенными четвертым делителем, вход которого подключен к выходу первого фотоприемника и пятым компаратором, вы5 ход которого подключен ко второму входу блока логики, последовательно соединенными блоком вычитания, вход которого подключен к выходу второго фотоприемника, и аналого-цифровым преобразователем, вы0 ход которого подключен ко второму входу второго регистратора положения, вторые входы четвертого и пятого компараторов подключены к выходу второго фотоприемника, вторые входа блока вычитания и ана5 лого-цифрового преобразователя подключены к выходу первого делителя, а третий вход блока логаки подключен к выходу третьего компаратора.

Новым свойством предлагаемого устройства является возможность определения текущего положения границы метки в зоне срабатывания устройства за счет использования линейного участка функции передачи второго приемного канала.

На фиг.1 представлена блок-схема; на фиг.2 - диаграммы сигналов блоков устройства.

Волоконно-оптическое устройство для считывания меток содержит волоконно-оп- тическую систему 1, подводящий световод 2 и два отводящих световода 3, А с общим торцом, предназначенным для оптической связи с метками, торцы отводящих световодов 3, 4 в общем торце расположены симметрично относительно оси выходного торца подводящего световода 2, источник 5 излучения, последовательно соединенные первый фотоприемник 6, оптически связанный со световодом 3, первый делитель 7,. первый компаратор 8, формирователь 9 логического уровня и регистратор 10, последо- вательно соединенные второй фотоприемник 11, второй компаратор 12, выход которого соединен со вторым входом формирователя 9 логического уровня последовательно соединенные источник 13 опорного напряжения, третий компарьтор 14, блок 15 логики и регистратор 16 положения границы метки последовательно соединенные третий делитель 17, четвертый компаратор 18, выход которого соединен со вторым входом блока 15 логики, последовательно соединенные четвертый делитель 19 и пятый компаратор 20, выход которого соединен с третьим входом блока 15 логики, последовательно соединенные блок 21 вычитания и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 22, выход которого соединен со вторым входом регистратора 16 положения границы метки, второй делитель 23, вход которого соединен с выходом второго фотоприемника 11, а выход - со вторым входом первого компаратора 8, выход первого фотоприемника 6 соединен также со входами третьего делителя 17 и четвертого делителя 19, выход второго фотоприемника 11 соединен также со вторыми входами четвертого компаратора 18 и пятого компаратора 20, а также с первым входом блока 21 вычитания, выход первого делителя 7 соединен также со вторыми входами второго компаратора 12, третьего компаратора 14, блока 21 вычитания и АЦП 22, выход третьего компаратора 14 соединен также с третьим входом формирователя 9 логического уровня, который состоит из последовательно соединенных триггера 24, стробирующий вход которого является первым входом формирователя 9, и триггера 25, стробирующий вход которого является вторым входом формирователя 9, а выход - является выходом формирователя 9, установочные входы триггеров 24 и 25 объединены и являются третьим входом формирователя 9, а второй вход

триггера 24 подключен к шине логического нуля устройства. Блок 15 логики может быть выполнен в виде логической схемы 3 ИЛИ- НЕ.

Устройство работает следующим обра0 зом.

В исходном состоянии метка находится вне поля зрения волоконно-оптической системы 1. При этом регистратор 16 положения границы метки заперт логическим сигналом

5 О блока 15 логики. При перемещении метка попадает в поле зрения системы 1, на выходах фотоприемников 6, 11 появляются напряжения, мгновенные значения которых зависят от положения границы метки отно0 сительно торца системы 1 и суммарного воздействия неинформативных факторов, (например, интенсивности потока источника излучения, коэффициент отражения поверхности объекта, прозрачности среды в

5 зазоре), влияющих на распространение и отражение потока излучения (фиг.2.а). Дальнейшее перемещение объекта приводит к попаданию границы метки Б область А (фиг.2), которая характеризуется практиче0 ски линейной зависимостью выходного сигнала фотоприемника 11 от перемещения метки относительно торца волоконно-оптической системы 1, в то время как выходной сигнал фотоприемника б достигает макси5 мального значения и не зависит от перемещения.

Таким образом, при нахождении границы метки в области А на выходе блока 21 вычитания формируется двуполярный сиг0 нал мгновенное абсолютное значение которого пропорционально расстоянию между текущим положением границы метки и точкой t1 (фиг.2.а), которая принимается за точку отсчета, а полярность сигнала

5 определяет взаимное пространственное положение метки относительно точки отсчета tl, при котором на выходе формирователя 9 возникает импульс, передний фронт которого соответствует моменту считывания мет0 ки.

Выход блока 21 вычитания подключен к измерительному входу аналого-цифрового преобразователя 22, у которого на вход, предназначенный для подключения опор5 ного напряжения, поступает сигнал с делителя 7. Это позволяет исключить влияние неинформативных факторов на результат измерения положения границы метки, вследствие того, что величина сигналов на выходах блока 21 вычитания и фотоприемника 6 в равной степени зависит от дрейфа источника 5 излучения и других факторов, влияющих на интенсивность отраженного от объекта потока,

Компараторы 18,20 совместно с делителями 17, 19 служат для формирования логических сигналов, свидетельствующих о нахождении границы метки в области А. Положение точек А1,А2, в которых срабатывают компараторы 18, 20, не зависит от влияния неинформативных факторов, т.к. сигнал, поступающий на компараторы 18, 20 (с делителей 17, 19 и фотоприемника 11} в одинаковой степени зависит от внешних воздействий. Это позволяет обеспечить регистрацию смещения границы метки в пределах заданной верхней границы динамического диапазона. Регулировка границ диапазона (исходя из заданной линейности или других условий,осуществляется путем регулировки коэффициента передачи делителей 17,19.

Логические сигналы компараторов 18, 20 обрабатываются блоком 15 логики совместно с логическим сигналом, формируемым цепью, содержащей источник 13 опорного напряжения и компаратор 14, предназначенной для повышения помехоустойчивости устройства. Комбинация трех сигналов логического нуля на входах блока 15 логики приводит к формированию разрешающего сигнала, поступающего на вход управления работы регистратора 16 положения границы метки.

Таким образом, по отношению к прототипу, благодаря введению канала регистрации положения границы метки, предложенного сочетания блоков и связей возможна однозначная регистрация поло0

5

0

5

0

5

жения и смещения границы метки относительно точки, соответствующей моменту срабатывания регистратора 10, вне зависимости от влияния неинформативных факторов, что позволяет повысить точность измерения положения метки и расширить функциональные возможности волоконно- оптического устройства для считывания меток.

Формула изобретения Волоконно-оптическое устройство для считывания меток по авт.св.№ 1626085, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности, за счет использования линейного участка функции передачи второго приемного канала, оно снабжено последовательно соединенными третьим делителем, четвертым компаратором, блоком логики и регистратором положения границы метки, последовательно соединенными четвертым делителем и пятым компаратором, выход которого соединен с зторым входом блока логики, последовательно соединенными блоком вычитания и аналого-цифровым преобразователем, выход которого соединен с вторым входом регистратора положения границы метки, выход первого фотоприемника соединен также с входами третьего и четвертого делителей, выход второго фотоприемника соединен также с вторыми входами четвертого и пятого компараторов и с входом блока вычитания, выход первого делителя соединен также с вторыми входами блока вычитания и аналого-цифрового преобразователя, а выход третьего компаратора соединен с третьим входом блока логики.

-о

s

е

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерения положения объекта, за счет использования линейного участка функции передачи второго приемного канала. Указанная цель достигается благодаря введению в устройство двух делителей 7, 23 напряжения, двух компараторов 8,12 блока 15 логики, аналого-цифрового преобразователя 22 и регистратора 16 положения границы метки. Цепи делителей и компараторов обеспечивают выделение зоны измерения, соответствующей линейному участку функции передачи приемного канала, в которой измерительная информация с аналого-цифрового преобразователя поступает на регистратор положения границы метки. 2 ил.