Корпус буксы железнодорожного транспортного средства Советский патент 1993 года по МПК B61F15/12 

Риг. f

Р

- : .- ШШреШк ё относится - к измеритель- ной тёГЙШёТй та тности к измерительным п |5Ь йбрз Э 0 й ЭТгШйм положений, и может быть йсп ол ь зо вс5 но .измерительных систе- м#х станков с числовым программным управлением; в шордннатно-измерительных машинах, средствах контроля крупногабаритны изделий, . ,.. Изе есТё ГфОТозлектрический преобразователь положёйия (ФЭПП), содержащий ; поДвйжШй и неподвижный злементы-ме ры, на котб рщ иаиесены растровые дорож- 1щй шгскй в виде рисунка из набора 1целей, а дргтотнйтельная маска в виде рисун- , ка на одной из мер , идентично рисунку пер- вой маскй, на другую меру нанесен рисунок негативный по: отношению к первой маске, чтСГ йОЗйбляет определять положение по- дйИжного элемента-меры, относительно не- : пой%ижн.ого ;трлька s то -чкэх нулевого :отсчйтаГ :-:: л-: :. .. . . .

Намббйеё близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является ФЭПП. принятый нами за прототип, на основе линейки с кодопой шкалой, ; :

.. Фотоэлектрический преобразователь положения содержит оптически сопряженные источник излучения, обьектив, фото- приемное устройство, кодовую шкалу и блок обработки,;еигй;8ла;в с фотрприемного устройства-. Длй .л реобразованмя линейного перемещения все поле кодовой шкалы раз- .enBciefe Ha WHeCiMbie дорожки, .каждая из которых несёт свое весовое значенио.о зе личинй ггёрёмёщения. При считывании информации с кодовой шкалы с итьтеающие элементы располагаются по прямой, перпендикулярной к линейным кодовым дорожкам. При перемёЩёнйй шкалы считывающие .элементы фиксируют под ними коды нулей и еди: НЙЦ.. :..Г .Считывание, информации с кодовой шкжШ7 Ш ет т(риподит к большим ошиб- Кзм. Так как при двоичной кодовой шкале два соседних числа мргут различаться зна- ч йТИШ|У ГШ5Их разрядов.. .инимэльнйя дискретность измерений . линейных перемещений по прототипу опре- t деляется линеййЫми размерами ее младшего разряда кодовой шкалы линейки. .

УвеШСейШ диапазона измерений ли- йё йны ;п ёр |Йе СцёТ)ий влечет за собой уве- личенйе к оЯй чества нанесенных на линейку кодовых разрядов.

Как уменьшение дискретности линей- ных измеренйй,;так и увеличение диапазонз линейных/измерений вызывают как- сущест-; Шн ныё технго логические трудности изготов-

ления линейки с кодовой шкалой, так и труд- ности сьемй информации.

Недостатком известного ФЭПП является высока трудоемкость изготовления ли- 5 нейки с кодовой шкалой для измерения больших расстояний и сложность съема достоверной информации с нее,

Цель изобретения - упрощение, достоверность и надежность работы ФЭПП. О Указанная цель достигается тем, что ФЭПП, содержащем оптически сопряженные источник излучения, обьектив, линейку с кодовой шкалой, фотоприемное устройст- во и блок обработки сигналов, к-одовая ижа- 15 ла линейки выполнена в е.иде оптически

прозрачных марок, расположенных на линейке с шагом менее половины входной апертуры фотоприемного устройства, и сочетания оптически прозрачных и непрозрач20 ных участков между марками, оптическая .плотность которых отлична от оптической плотности марок, а фотоприемное устройство выполнено в виде линейной многоэлементной фоточувствительной линейки

25 (ЛФЭ)Л соединенной с. блоком обработки сигналов, состоящим из формирователя видеосигнала, источника опорных напряжений, четырех ключей, двух компараторов, формирователя одиночных импульсов, трех .

30 делителей частоты, четырех триггеров, двух счетчиков импульсов, сдвигового регистра и элемента ИЛИ, е котором первый выход .формирователя видеосигнала соединен с первыми входами первото и второго компа15b раторов, вторые входы которых соединены с выходами источника опорных напряжений, выход первого компаратора соединен с первым входом формирователя одиноч- . ных импульсов, выход второго ксмпаратора

4Q соединен с первым входом сдвигового регистра, второй выход формирователя видеосигнала соединен с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого триггеров, первым входом первого счетчика

45 импульсов и вторым входом формирователя одиночных импульсов, третий выход формирователя видеосигнала соединен с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого ключей, выход четвертого ключа со50 единен с первым входом второго счетчика импульсов, выход первого ключа соединен с первым входом первого делителя частоты, выход формирователя одиночных импульсов соединен с первыми входами элемента

55 ИЛИ, второго и третьего делителей частоты, вторыми входами второго триггера, первого делителя частоты и сдвигового регистра, выход которого соединен с вторым входом второго счетчика импульсов, выход третьего .делителя частоту соединён с вторыми вхоЧЦ

дами первого, третьего и четвертого триггеров и третьими входами второго счетчика импульсов, выход первого делителя частоты соединен с третьими входами второго и третьего триггеров, выхода второго и треть- его триггеров соединены и вторыми входами соответственно первого и третьего ключей, выход третьего ключа соединен с вторым входов делителя частоты, выход которого соединен с вторым входом третьего делителя частоты и ретьим входом сдвигового регистра, выход элемента ИЛИ соединен с третьим входом первого триггера, выход которого соединен с вторым входом второго, ключа, выход второго ключа соеди- ней с вторым входом первого счетчика импульсов, выход которого соединен с третьим входом четвертого триггера и вторым входом элемента l/ШИ, выход четвертого триггера соединен с вторым входом четвертого ключа.

Упрощение предлагаемого ФЭПП выте|$ает из следующего.

Разрешающая способность линейки, изготовленной по прототипу, определяется геометрическими размерами младшего разряда линейки с кодовой шкалой, последующее нанесение разрядов увеличивает диапазон измерений ФЭПП и все разряды линейки являются измерительными и, слё- довательно, требуют одинаковой точности их нанесения и взаимного расположения. Размещающая способность предлагаемого ФЭПП определяется геометрической величиной ячейки фотоприемного устройства и точностью выполнения шага марок. Код местоположения марки не является непосредственно измерительным и не влияет на точность измерений. Точность нанесения кода определяется лишь возможностью снятия информации о нем. Следовательно, снижение точности упрощает изготовление кодовой линейки, направляющих переме- щенйя, индикаторной головки включающий в себя источник излучения, обьектив и фото- приемное устройство. Минимальный геометрический размер прозрачной и непрозрачной частей, располагающихся в промежутках между марками определяется величиной промежутка между марками, входной апертурой ЛФЭ и числом разрядов кода местоположения марки, в котором отражено целое число шагов марок, расположенных до начала ЛФЭ.

Измерение на учас1 ке кодовой линейки менее одного шага производится с дискретностью геометрической величины ячейки ЛФЭ.

Повышение достоверности и надежности работы ФЭПП обеспечивается упрощением регулировки и юстировки его, взаимозаменяемостью линеек и индикаторных головок, устойчивостью параметров ФЭПП и сохранением точности измерений при изчо- се подвижных частей, это характеризует надежность и долговечность работы.

На фиг. 1 показана функциональная схема фотоэлектрического преобразователя положения; на фиг.2 - одно из фиксированных положений линейного многоэлементного фотоприемного устройства относительно линейки и сигналы на элементах блока обработки сигналов; на фиг.З - механизм выполнения марок и кода их местоположения на линейке.

Фотоэлектрический преобразователь положения (фиг.1) содержит оптические сопряженные между собой источник излучения 1, обьектив 2, неподвижную, в рассматриваемом варианте, линейку 3 с кодовой шкалой, выполненной в виде оптически прозрачных марок, расположенных с шагом менее половины входной апертуры фотоприемного устройства 4 и сочетания оптически прозрачных и непрозрачных участков между марками, оптическая плотность которых отлична от оптической плотности марок и фотоприемное устройство, выполненное в виде многоэлементной фоточувствительной линейки, например, линейного прибора с зарядовой связью (ПЗС), соединенный с блоком 5 обработки сигналов с входящим в него формирователем 6 видеосигнала, первый выход, которого соединен с первыми входами первого 7 и второго 8 компараторов, вторые входы компараторов 7 и 8 соединены с выходами источника 9 опорных напряжений, выход компаратора 7 соединен с первым входом формирователя 10 одиночных импульсов, выход компаратора 8 соединен с первым входом сдвигового регистра 11, второй выход формирователя 6 видеосигнала соединен с первыми входами первого 12, второго 13, третьего 14 и четвертого 15 триггеров, .первым входом первого счетчика 16 импуль- сов и вторым входом формирователя Юоди- ночных импульсов, третий выход формирователя 6 видеосигнала соединен с первыми входами первого 17, второго 18, третьего 19 и четвертого 20 ключей, выход четвертого ключа 20 соединен с первым вхо-. дом второго счетчика 21 импульсов, выход первого ключа 17 соединен с первым входом первого делителя 22 частоты, выход формирователя 10 одиночных импульсов соединен с первым входом элемента ИЛИ и вторыми входами второго триггера 13, первого дели геля 22 частоты и первыми пхода- ми пторого 24 и третьего 25 делителей

частоты, выход третье/о делителя 25 частоты соединён с вторыми входами первого 12, третьего 14 и четвертого 15 триггеров, третьим входом второго счетчика 21 импульсов, выход сдвигового регистра 11 соединен с вторым входом второго счетчика 21 импульсов, выход первого делителя 22 частоты соединен с третьими входами второго 13 и третьего 14 триггеров, выходы второго 13 и третьего 14 триггеров соединены с вторыми входами соответственно первого 17 и третьего 19 ключей, зыход третьего ключа 19 со- единен с вторым входом второго делителя 24 частоты, выход которого соединен с вторым входом третьего делителя 25 частоты и третьим входом сдвигового регистра 11, выход элемента ИЛИ 23 соединен с третьим входом первого триггера 12, выход которого соединен с вторым входом второго ключа 18, выход второго ключа 18 соединен с вторым входом первого счетчика 16 импульсов, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 23 и третьим входом четвертого триггера 15. выход которого соединен с вторым входом четвертого ключа 20.

Раоотэет ФЭПП следующим образом,

При перемещении индикаторной головки, элементы 1, 2, 4, относительно неподвижной кодовой линейки 3 на фоточувствительных ячейках ЛФЭ, .например, прибора с зарядовой связью (ПЗС) формируются заряды в соответствии с оптйческйг прозрачны ми марками и оптически прозрачными и непрозрачными участками между марками, несущими информацию о местоположении марок и взаимоположении ПЗС и кодовой линейки (фиг.2). Марки, коды местоположения марок и видеосигнал от них показаны условно для рассматрм за- ния принципа работы ФЭПП.

Заряды ПЗС преобразуются формирователем б в видеосигнал (фиг.2, а), отражающий оптически прозрачные марки, имеющий большую амплитуду напряжения по отношению к сигналам оптически прозрачных участков между марками.

С первого выхода формирователя 6 видеосигнал подается на входы первого 7 и второго 8 компараторов на другие их входы от источника напряжений 9 подаются опорные напряжения разной величины UQI, Uoa. позволяющие селектировать сигналы от марок и от кодов местоположения марок по амплитуде напряжения.

В результате селекции на выходе компаратора 8 формируются импульсные последовательности от полного видеосигнала (фиг.2,г).,

На выходе компаратора 7 формируются сигналы от марок линейки (фиг.2,д).

Со второго выхода формирователя 6 видеосигнала одиночный импульс (фиг.2,6) соответствующий, например, сигналу затвора разрешающего (U3p) для ПЗС (К 1200 ЦЛ 1), устанавливает исходное состояние формирователя 10 одиночных импульсов, первого триггера 12 (фиг.2,л), управляющего вторым ключом 18, второго 13, третьего 14 и четвертого 15 триггеров и записывает в первый 0 счетчик 16 импульсов число N, установленное на его входах (замыканием на корпус и +ии п., D-входы счетчиков) на фиг.1 не показано.

Записанное N число соответствует чис- 5 лу дискретности, укладывающихся в геометрический размер шага марок I.

На вторые входы первого 17, второго 18, третьего 19 и четвертого 20 ключей подают тактовые импульсы (ТИ) с третьего выхода 0 формирователя 6 видеосигнала, соответствующего сигналу третьей фазы (ифз) ПЗС (К 1200ЦЛ1)(фиг,2,в).

Для взаимного расположения линейки с кодовой шкалой 3 и многоэлементного фо- 5 топриемного устройства (ПЗС) 40 показанного на фиг,2, шаг марок I равен

I - Ix + изм ,

где lx - расстояние, равное смещению начала ПЗС от начала линейки или от начала 0 марки;

изм - расстояние измеренное от начала ПЗС до начала первой марки.

Число N равно сумме двух чисел

N Nx + Nv,3M.

5 где Nx - число дискретностей, укладываю- . щихся в расстоянии tx;

МИзм. - число дискретностей, укладывающихся в измеряемом расстоянии Изм.

Начало линейки 3 и качало первой ячей- 0 ки ЛФЭ 4 должны быть совмещены. Начальным импульсом опроса ПЗС (фиг.2,6) выход первого триггера 12 устанавливается в единичное состояние (фиг.2,л), которое размещает прохождение ТИ через второй ключ 18 5 на вычитающий вход реверсивного счетчика 16 импульсов (фиг.2,м).

По приходу первого импульса с первого компаратора 7 (фиг,2,д) срабатывает формирователь 10 одиночных импульсов и выраба- 0 тывает на выходе короткий по дальности импульс (фиг.2,ж), который пройдя элемент ИЛИ 23 сбрасывает первый триггер 12, запрещая прохождение ТИ на вход первого счетчика 16 импульсов через второй ключ 5 18..

Импульсом с выхода формирователя 10 одиночных импульсов сбрасывается в нулевое состояние первый 22, второй 24, третий 25 делители частоты и сдвиговый регистр 11 и устанавливается в единичное состояние

Изобретение относится к измерительной .технике. Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение достоверности и надежности измерений работы ФЭПП. Фотоэлектрический преобразователь положений содержит оптически сопряженные источник 1 излучения, объектив 2, линейку 3 с кодовой шкалой, линейное многоэлектронное устройство 4 и блок 5 обработки сигналов. Цель достигается за счет того, что кодовая шкала линейки выполнена в виде оптически прозрачных марок, нанесенных с шагом менее половины входной аппертуры фотопрйем- ного устройства, и сочетании оптически прозрачных и непрозрачных участков между марками, несущие информацию о местоположении марок, позволяет выполнять измерения больших расстояний и снижать технические требования к точности изготовления кодовых шкал. 3 ил.