Вычислительное устройство для измерителей перемещений Советский патент 1977 года по МПК G06G7/48 G01D5/36 G01B9/02 

1

Изобретение относится к системам измерения перемешения, в частности к лазерным интерфекрометрическим системам.

Известны счетно-вычислительные устрой- ства для лазерных интерферометров, в которых подсчет интерференционных полос проиводится путем подачи на реверсивный счетчик выходных сигналов интерферометра, знак разности фаз которых зависит от направления перемещения отражателя и определяет счета реверсивного счетчика.

Одним из основных недостатков таких устройств является возможность просчета при реверсировании и переходе через О.

Известно вычислительное устройство для измерителей перемещений, содержащее умножитель, первый и второй входы которого являются входами устройства, а первый и второй выходы соединены соответственно с первым и вторым входами триггера направления первый и второй выходы которого соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с выходом блока выделения О, а выходы - соответственно с первым и вторым

2

входами триггера знака, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами элемента Pic- ключающее ИЛИ, реверсивный счетчик множителя, выход которого через комбинационный сумматор соединен с первым входом реверсивного счетчика регистрации, выход которого соединен со входом блока выделения О.

Для нормального функционирования счетно-вычислительного устройства необходимо , чтобы направление счета реверсивного счетчика множительного устройства устанавливалось до прихода соответствующего счетного импульса. С этой целью в канал счетных импульсов введена линия задержки. Однако это не ликвидирует вероятность просчета, так как при механических колебаниях отражателя даже с невысокой частотой изменение направления может быть столь близким к фронту счетного импульса, что расстояние между соответствующими фронтами двух следующих друг за др5т: ом счетных импульсов будет меньше времени задержки. В результате нарущается нормальное функционирование устройства. того., задержка первого счет ного импупъса, поступающего на счетчик ре гистрации, ограничивает счетную частоту, а следовательно, и скорость измерения. Направления счета реверсивного счетчика множительного устройства иреверсивного счетчика регистрации могут не совпадать, так как для первого счетчика направление счета определяется только состоянием триггера направления, а для второго еше и состояние триггера знака. Ввиду того, что множительное устройство построено по чис ло-импульсному принципу, это приводит к неоднозначности отсчетов. .Целью изобретения является повышение быстродействия и точности вычислительного устройства для измерителей перемещения. Это достигается тем, что устройство содержит блок исключения первого импульса, , перЬый, второй, грегий, четвертый, пятый, шеетой и седьмой входы которого соединены соотве ственно с первьгм, вторым выходами умно- жителя, первым, .вторым выходами триггера направления, первым вторым вы. хода ми триггера знака к выходом блока выделения О, третий, элемент И, пер вый и второй входы которого соединены соо ветственно с первым и вторым выходами умножителя и с третьими входами первого и второго элементов И, выход третьего эле мента И соединен с третьими входами триггера направления и триггера знака, третий и четвертый входы элемента Исключающее ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым выходами триггера направления, а выход.- со вторым входом ревзрсжвного счетчика регистрации и первым входом реверсив ного счетчика множителя, второй вход кото.рого соединен с выходом блока исключения первого импульса. В качестве триггера направления и триггера знака могут быть использованы динамические триггеры. Блок исключения первого импульса может быть вьшолнен. в виде двух двухвходовых элементов И-НЕ с одним общим входом, выходы которых связаны с двумя трехвходовыми элементами И-НЕ, установленными на входах третьего двухвходового элемента И-НЕ, На чертеже приведена блок-схема вычислительного устройства. Входы 1 и 2 устройства подключены к входам умножителя 3. Выходы умножителя 3 соединены с управляющими входами триггера направления 4, входами первого и второго элементов И 5, и 6, блоком 7 исключения первого импульса, а также через третий элемент И 8 со счетными входами триггера направления 4 и трттера знака 9. Выходы триггера направления 4 связаны со вхорс.;.ш элементов И 5 и 6, блока 7 исключения первого импульса и элесента Исключающее ИЛИ 10. Выходы элементов И 5 и 6 подключены к управляющим входам триг.нера знака 9, выходы которого соединены со входами блока W исключения первого имп).1Ьса и элемента Исключающее ИЛИ 10. Выход блока 7 . исключения первого импульса соединен со счетным входом реверсивного счетчика 1.1 множителя. Выходы всех триггеров этого счетчика подключены к комбинационному сумматору 12, а выход сумматора - к счетному входу реверсивного счетчика 13 регистрации. Входы направления счета реверсивных, счетчиков 11 и 13 сое|динены с выходом элемента. Исключающее И . -Выходк всех тд исреров- реверсивного счетчика 13 регистрации .подключены к блоку 14 выделения О выход которого связан с блоком 7 .исключекия первого импульса и входами элементов И 5 и 6. В основу работы предлагаемого устройства положен принцип потери импульса при изменении направления перемещения и при переходе через О. На входы 1 и 2 устройства поступают две последовательности имг улг-х;ов, сдвину- .тые друг относительно друга по фазе на an g умножителе 3 из передних фронтов каждого входного импульса формируют- . ся счетные импульсы, поступающие на один из выходов умножителя в зависимости от знака фазового сдвига. С выхода умножителя счё;тные импульсы подаются на счет- ный вход триггера направления 4. При этом задним фронтом первого же импульса триггер направления выставляется в соответствующее состояние, .причем этот импульс не сосчитывается счетчиком 11, так как он не проходит через блок 7 исключения первого импульса. Второй и последующие импульсы, .соответствие данному направлению, .подсчитываются нормальным образом. При изменении направления перемещения счетные импульсы перестают поступать с данного выхода умножителя и появляются на другом его выходе. Задним фронтом первого импульса нового направления триггер направления 4 Выставляется в другое состояние,. причем сам импульс счетчиком 11 не сосчитывается, так как в момент его прохождения триггер направления своего состояния еще не изменил и блок 7 исключения первого импульса данный импульс не пропускает. Второй и последующие импульсы этого направления пропускаются на счетчик 11 без исключений. Пр нулевом состоянии счетчика регистрации 13 на выходе блока 14 выделения О появляется высокий потенциал, разрещающий прохождение импулт сов с выхода умножителя 3 через элемент И 5 или 6, /в зависимсюти от состояния триггера напра ления 4, на соответствующий управляющий ьход триггера знака 9. При этом по заднему фронту импульса, поступающего с элемента И 8 на счетный вход триггера знака 9, последний устанавливается в соответствующее состо5шие. Сам этот импульс на счетчик 11 не попадает, так как он не про пускается блоком 7 исключения первого им пульса.. Благодаря структуре вычислительного устройства на установление направления . счета выделяется время, соответствующее периоду счетной частоты. Таким образом, вероятность просчетов исключается. Отсут-ствие задержки первого счетного импульса, применяемой в известных вычислительньтХ устройствах -для уменьшения вероятности просчетов, позволяет повысить быстродействие устройства. Кроме того, направления счета обоих реверсивных счетчиков всегда совпадают, что устраняет неоднозначность отсчетов.. : Ожидаемый годовой экономический эффек от внедрения на предприятии станкостроител ной промышленности пяти предлагаемых . устройств составит 195 тыс. рублей. Ф о р, м у л а и 3 о б р е т е н и.я Вычислительное устройст во для измерителей перемещений, содержащее умножитель первый и второй входы которого являются входами устройства, а первый и второй выходы соединены соответственно с первым и вторым входами триггера направления, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первыми входами jiepBoro и второго элементов И, вторые входы которых соединены с выходом блока выделения О, а выходы.- соответственно с первым и вторым входами триггера знака, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами элемента Исключающее ИЛИ, реверсивный счетчик множителя, выход которого через комбинационный сумматор соединен с первым входом реверсивного счетчика регистрации, выход которого соединен со входом блока выделения О , о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с ВЕелью повышения быстродействия точности, - оно содержит блок исключения первого импульса, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы которого соединены соответственно с первым, вторым выходами умножителя, первым, : вторым выходами направления, первым, вторым выходами триггера знака и выходом блокавыделения О, третий элемент. И, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами умножителя и с третьими входами первого и второго элементов И, выход третьего элемента Исоединен с третьими входами триггера направления и тркг- |гера знака, третий и четвертый входы элемента Исключающее ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым выходами триггера направления, а вйход - со вторым входом реверсивного счетчика регистрации и первым входом реверсивного счетчика множителя, второй вход которого соединен с выходом блока исключения первого импульса.