Устройство для измерения линейных перемещений Советский патент 1993 года по МПК G01B7/00 

ел

Чкюях

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в робототехнике для измерения линейных перемещений и при контроле линейных размеров объектов. Целью изобретения является повышение точности измерения. Устройство содержит индуктивный датчик, соединенный со входом измерительного генератора, счетчики, ключи, R-S-триггеры, тактовый генератор, счетчик кода, регистр индикации, регистр калибровки, формирователи коротких импульсов, счетчик калибровки, счетчик формирования паузы. Информация о результатах измерения отображается на индикаторе, вход которого соединен с выходом регистра индикации. Информация может также подаваться на внешнее управляющее устройство. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в робототехнике для измерения линейных перемещений и при контроле линейных размеров объектов.

Целью изобретения является повышение точности измерения и повышение быстродействия процесса измерения.

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения линейных перемещений. Устройство содержит индуктивный датчик 1, соединенный со входом измерительного генератора 2, выход которого через ключ 3 подсоединен ко входу счетчика 4 периода, управляющий вход ключа 3 соединен с прямым выходом RS-тригге- ра 5 формирования временного интервала, R-вход которого соединен с выходом счетчика 4 периода, а S-вход RS-триггера 5 формирования временного интервала соединен с выходом счетчика паузы 6, вход которого через ключ 7 соединен с тактовым генератором, частота которого стабилизирована путем применения кварцевого резонатора. Управляющий вход ключа 7 соединен с инверсным выходом RS-триггера 5 формирования временного интервала. Выход тактового генератора 8 через ключ 9 соединен с входами ключей 10 и 11, управляющий вход ключа 9 подключен к инверсному выходу RS-триггера 5 формирования временного интервала, который также соединен с входом формирователя 1.2 короткого импульса и Т-входом счетчика 13 калибровки, выход которого соединен с R-входом RS-триггера 14 калибровки прямой выход которого соединен с R-входом счетчика 13 калибровки. Выход формирователя 12 короткого импульсо

ел ю ч ю

са соединен с входом ключей 16 и 17, управ- ля ющий вход ключа 16 соединен с прямым выходом RS-триггера 14 калибровки, э управляющий вход ключа 17 соединен с инверсным выходом RS-триггера 14 калибровки. Выход формирователя 15 короткого импульса соединен с входами ключей 18 и 19, управляющий вход ключа 18 соединен с прямым выходом RS-триггера 14 калибровки, а управляющий вход ключа 19 соединен с инверсным выходом RS-триггера 14 калибровки. Выход ключа 16 соединен с С-входом регистра 20 калибровки, D-вы- ход которого соединен с D-входом счетчика 21 кода, а С-вход регистра 20 калибровки соединен с D-выходом счетчика 21 кода, R- вход которого соединен с выходом ключа 18, С-вход счетчика 21 кода соединен с выходом ключа 19, счетный вход +1 счетчика 21 кода соединен с выходом ключа 10, управляющий вход которого соединен с прямым выходом RS-триггера 14 калибровки, а счетный вход -1 счетчика 21 кода соединен с выходом ключа 11, управляющий вход которого соединен с инверсным выходом RS- триггера 14 калибровки. D-выход счетчика

21 кода соединен с D-входом регистра 22 индикации, С-вход которого соединен с вы- ходом ключа 17. S-вход RS-триггера 14 калибровки соединен с выходом формирователя 23 короткого импульса на вход которого подается сигнал на калибровку от внешнего управляющего устройства в составе комплекса которого работает данное устройство для измерения линейных перемещений. Информация о результатах измерения отображается на индикаторе 24, вход которого соединен с выходом регистра

22 индикации. Эта же информация (D-выход регистра 22), может подаваться на внешнее управляющее устройство.

Устройство работает следующим образом.

Измерительный генератор 2 к которому подключен датчик 1 вырабатывает на выходе импульсы с частотой следования пропорциональной индуктивности датчика 1, а следовательно и измеряемому перемещению. Допустим в момент включения RS- триггер имеет на прямом выходе сигнал логической 1, который открывает ключ 3, а на инверсном выходе сигнал логического О, который зарывает ключ.7. Импульсы с измерительного генератора через ключ 3 поступают на вход счетчика 4 формирования временного интервала, меняя коэффициент пересчета которого можно изменять чувствительность устройства измерения. В момент прихода на вход счетчика 4 импульса, по счету равного коэффициенту пересчета

счетчика 4, на его выходе формируется импульс, поступающий на R-вход RS-триггера 5 формирования временного интервала и переключающий его выходы, соответственно на прямом выходе - сигнал лог.О, на инверсном - лог. 1. Заканчивается период формирования временного интервала и начинается период формирования паузы, требующейся для стробирования счетчика кода

0 21 и регистров 20 и 22.

При этом открывается ключ 7 и закрывается ключ 3, импульсы тактовой частоты с выхода тактового генератора 8 через ключ 7 поступают на вход счетчика 6 паузы на вы5 ходе которого формируется импульс поступающий на S-вход RS-триггера 5 формирования временного интервала и переключающий его выходы. Заканчивается период формирования паузы и начинается

0 следующий период формирования временного интервала. Длительность временного интервала пропорциональна частоте измерительного генератора 2 и коэффициенту пересчета счетчика временного интервала

5 4. Сигнал с инверсного выхода RS-триггера 5 временного интервала поступает на Т-. вход счетчика 13. калибровки, формирователь 12 короткого импульса и инверсный управляющий вход ключа 9. Далее

0 устройство работает следующим образом. До произведения процесса измерения, когда датчик отведен от измеряемого объекта и должен иметь нулевые показания .производится калибровка системы. Сигнал на ка5 либровку от внешней управляющей системы поступает на вход формирователя 23 короткого импульса, который формирует импульс, поступающий на S-выход RS-триггера 14. калибровки и устанавливающий на

0 его прямом выходе сигнал логической 1, на инверсном выходе сигнал логического 0. Сигнал с прямого выхода RS-триггера 14 открывает ключ 10. на вход которого через открытый во время формирования периода

5 временного интервала ключ 9 поступают импульсы тактовой частоты с тактового генератора 8, которые с выхода ключа 10 поступают на вход -Н счетчика 21 кода в котором производится их подсчет за время

0 периода формирования временного интервала, соответствующего нулевым показаниям датчика.

В момент конца формирования периода временного интервала, начала формирова5 ния паузы формирователь 12 короткого импульса вырабатывает импульс, который, проходя через открытый ключ 16 на С-вход регистра 20 калибровки записывает в него значения данных подсчета импульсов, поступающих с D-выхода счетчика 21 кода на

D-вход регистра 20 калибровки. Таких циклов происходит два, это количество задано счетчиком 13 калибровки и служит, чтобы устранить неопределенность появления .сигнала калибровки в течение цикла измерения.

После окончания второго (стабильного) цикла калибровки на выходе счетчика 13 калибровки формируется импульс, поступающий на R-вход RS-триггера 14 калибровки при этом на его прямом выходе устанавливается уровень логического 0, а на инверсном уровень логической 1.

Далее, в процессе измерения, устройство работает следующим образом. В момент начала формирования паузы- формирователь 12 короткого импульса вырабатывает импульс, который через ключ 17 поступает на С-вход регистра 22 индикации и записывает в него данные с D-выхода счетчика 21 кода, поступающие на D-вход регистра 22 индикации. По окончании импульса с формирователя 12 формирователь 15 короткого импульса вырабатывает импульс, поступающий через ключ 19 на С-вход счетчика 21 кода и записывающий в него данные, хранящиеся в регистре 20 калибровки и соответствующие числу за период подсчета калибровки.

Далее на время формирования периода временного интервала открывается ключ 9, через который и открытый ключ 11 импульсы с тактового генератора 8 поступают на вход -1 счетчика 21 кода, где происходит вычитание из записанного кода. В результате в конце периода формирования временного интервала на D-выходе счетчика 21 кода имеется код разности количества импульсов за время периода калибровки и периода формирования временного интервала соответствующего измеряемому значению. Этот код записывается в момент начала формирования паузы в регистр 22 индикации. Далее цикл измерения повторяется. Данные с выхода регистра 22 индикации поступают на индикатор 24 отображения информации, а также могут поступать во внешнюю управляющую систему.

Данное устройство для измерения линейных перемещений может быть выполнено на логических микросхемах серии К555 (К155, К1533).

Экспериментальные исследования заявляемого устройства для измерения линей- ных перемещений в составе системы измерения положения деталей в составе ро- бототехнического комплекса показали, что по сравнению с аналогичным устройством (прототипом) точность измерения повышается на 3-5%.

Формула изобретения

Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее индуктивный 5 датчик, соединенный со входом измерительного генератора, счетчик периода, первый, второй и третий ключи, два триггера, тактовый генератор, счетчик кода, регистр индикации, выход которого соединен с ин0 дикатором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены с четвертого по девятый ключи, первый, второй и третий формирователи коротких импульсов, регистр калибровки, счетчик

5 калибровки и счетчик паузы, первый RS- триггер выполнен в виде триггера формирования временного интервала, второй RS-триггер - в виде триггера калибровки, выход измерительного генератора через

0 первый ключ подсоединен к входу счетчика периода, управляющий вход первого ключа соединен с прямым выходом RS-триггера формирования временного интервала, R- вход которого соединен с выходом счетчика

5 периода, а S-вход - с выходом счетчика па-г узы, а инверсный выход - с Т-входом счетчика калибровки, входом первого формирователя и управляющими входами второго и третьего ключей, выход счетчика

0 калибровки, соединен с R-входом RS-триггера калибровки, прямой выход которого соединен с R-входом счетчика калибровки, управляющим входами шестого, восьмого и четвертого ключей, выход первого форми5 рователя соединен с входом второго формирователя и входами шестого и седьмого ключей, выход второго формирователя - с входами восьмого и девятого ключей, инверсный выход триггера калибровки - с управ0. ляющими входами седьмого, девятого и пятого ключей, выход третьего ключа соединен с входами четвертого и пятого ключей, вход третьего ключа - с выходом тактового генератора, выход измерительного генера5 тора - с вторым входом первого ключа, выход которого соединен с входом счетчика периода, выход шестого ключа соединен с С-входом регистра калибровки, выход регистра калибровки -.с D-входом счетчика кода,

0 R-вход которого соединен с выходом восьмого ключа, С-вход - с выходом девятого ключа, вход -И соединен с выходом четвертого ключа, вход -1 - с выходом пятого ключа, выход счетчика кода соединен с D5 входами регистра калибровки и регистра индикации, С-вход регистра индикации сое- динен с выходом седьмого ключа, а вход третьего формирователя-с внешним управляющим устройством.