Устройство для измерения погрешностей шагов регулярных структур Советский патент 1980 года по МПК G01R17/02 

I

Изобретение относится -к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании устройств для контроля линейных размеров perv лярных структур.

Известно устройство для контроля шага периодических структур, содержащее два идентичных блока, каждый из которых включает в себя декаду с предварительной установкой, элемент совпадения, переключатель предварительной установки, шины управляющих импульсов ,.шины импульсов здполнения и комм татор 1 .

Недостатком этого, устройства является невозможность контроля структур, погрешности которых превышают половину номинального шага.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее коммутатор, генератор счетных импульсов и два: счетных блока, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные переключатель предварительной установки, счетчик и элемент совпадения, вход которого соединен со входом переключателя предварительной установки .

Недостатком этого устройства явпяется невысокая точность.

Цель изобретения - повьошение точности .

5 , ,Цля достижения этой цели устройство для измерения погрешностей шагов регулярных структур, содержащее коммутатор, генератор счетных импульсов и два счетных блока, дый из которых включает в себя последовательно соединенные переключатель предварительной установки,счетчик и элемент совпадения, выход которого соединен со входом переключателя предварительной установки, снабжено двумя элементами И, двумя триггерами, биполярным ключом и фотоэлектрическим- преобразователем, включенным между входами генератора

20 счетных импульсов и коммутатора, выходы которого соединены соответственно с первыми входами триггеров, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих элементов

25 совпадения счетных блоков, а выходы триггеров соединены с соответствующими входами биполярного ключа и первыми входами соответствующих элементов И, вторые входы которых соединены с выходом генератора счетных импульсов, а выходы - с установочными входами счетчиков соответствующихсчетных блоков, при этом сигнальный вход биполярного ключа соединен с выходом генератора счетных импульсов. .На чертеже представлена схема устройства. Устройство включает в себя генератор 1 счетных импульсов (ГСИ), фотоэлектрический преобразователь (ФЭП) 2, два элемента И 3 и 4, два идентичных счетных блока 5 и б, состоящих из переключателей 7 и 8 предварительной установки (ППУ), счетчиков (с) 9 и 10 и элементов 11 и 12 совпадения (ЭС), коммутато .13, два триггера (г) 14 и 15, биполярный ключ (БК) 16. Устройство работает следующим об разом. Вначале осуществляете предвари тельная установка всех схем в исход ное состояние; на счетных блоках 5 и 6 при помощи переключателей 7 и В предварительной установки выставляются значения, равные номинал ной величине шага контролируемой регулярной структуры, в счетчиках 9 и 10 также записывается значение номинального шага, но в обратном коде. . Фотоэлектрический преобразовател (ФЭП) 2 формирует последовательност прямоугольных электрических импуль сов, -период следования которых пропорционален величинам шагов ко тролируемой структуры, а их длител ности - размерам элементов. Генерат 1 счетных импульсов вырабатывает пр этом импульсы заполнения, период следования которых синхронизирован скоростью сканирования структуры фот электрическим преобразователем 2. Синхро.низация осуществляется подачей управляющих сигналов ФЭП 2 на . синхронизирующий вход ГСИ 1. При отсутствии на тактовом входе коммутатора 13 первого командног импульса, сигнализирующего о начале шага, на входы счетчиков импульсы заполнения через элементы И 3 и 4 не поступают. При определении погрешностей шагов регулярных структур возможны тр случая - погрешность равна нулю (действительный щаг h равен номнна ному Ьц), больше нуля (h hjj), мейьше нуля (h «. h), или относительно последовательности электриче ких импульсов на выходе фотоэлектри ческого преобразователя - второй по шагу командный импульс на тактовый вход коммутатора 13 поступает одновременно с выходным сигналом элемента 11 (или 12), совпадения позже него или раньше него. В первом случае в момент прихода на тактовый вход коммутатора 13 первого командного импульса коммута тор переключает один из триггеров (например, 14). После этого через элемент И 3 на счетный вход С 9 начинают поступать импульсы заполнения, идущие до тех пор, пока он не приводится в состояние О (нуля), т.е. счет производится до числа импульсов, соответствуюьчего номинальному шагу. В этот моментна выходе ЭС 11 вырабатывается сигнал, который возвращает триггер 14 в исходное состояние .(длительность его выходных импульсов пропорциональна величине номинального шага), тем самым препятствуя дальнейшему прохождению импульсов заполнения через элемент И 3 на вход С09. Этот же сигнал при помощи ППУ 7 возвращает С 9 в исходное состояние. Одновременно с возвраидением элементов в исходное состояние приходит второй командный импульс ((), который запускает триггер 15. Временное несовпадение фронтов импульсов с триггеров 14 и 15 отсутствует, поэтому на выходе биполярного ключа 16 не формируются импульсы, характеризующие погрешность шага. При этом окончание цикла работы одного счетного блока совпадает с началом цикла р аботы второго блока. Во втором случае командный импульс на тактовый вход коммутатора поступает позже того момента, когда элемент совпадения одного из счетных блоков выдает сигнал, сбрасывающий -соответствующий триггер в исходное состояние. После запуска Т 15 командным импульсом через элемент И 4 на вход С 10 поступают импульсы заполнения до тех пор, пока ЭС 12 не выдает сигнал, свидетельствующий о приведении С 10 в состояние О (нуля). Этот сигнал возвра1иает триггер 15 в исходное состояние, тем .самым запрещая прохождение - импульсов заполнения через элемент И 4 на вход С 10, и одноврем.енно через ППУ 8 возвращает С 10.в исходное состояние. Второй по шагу командный импульс проходит с задержкой по отношению к заднему фронту импульса с триггера 15 и запускает через коммутатор триггера 14. Импульсы заполнения не поступают на входы С 9 и С 10, т.е. ни один из счетных блоков не работает. Импульсы с триггеров. 14 и 15, управляющие биполярным ключом 16; разнесены.-во времени , что характеризует наличие положительной погрешности шага. Биполярный ключ форглирует па.чку импульсов положительной . полярности в течение этого промежутка времени. Число N.импульсов стабилизироваиной амплитуды и длительности в пачке характеризует величину измефеиной погрешности Ah , выраженную в цифровой.форме. Знак погрешности определяется полярностью выходных сигналов ключа. Периоды следования, импульсов в пачках синхронизированы с периодами следования импульсов заполнения посредством входа биполярного ключа 16, соединенного с выходом генератора 1.

Если командный импульс на коммутатор поступает раньше сигнала элемента совпадения, то начало выходного импульса одного триггера опережает конец выходного импульса другого триггера. Это свидетельствует о том, что в течение этого времени импульсы заполнения одновр еменно поступают на входы С 9 и С 10,т.е.происходит параллельная работа обоих счетных блоков устройства по двум смежным шагам.Гфи этом биполярный ключ. 16, управляемый триггеpaNUi 14 и 15, формирует пачку импульсов отрицательной полярности, число импульсов в которой соответствует величине измеренной, погрешности.

Таким образом, устройство обеспечивает измерение погрешностей шагов любой полярности. Так как на обоих переключателях 7 и 8 предварительной установки вьтставля отся значения, равные номинальной величине шага -контролируемой структуры, н оба счетчика 9 и 10 работают независимо друг от друга, величина рассогласования во времени выходных сигналов триггеров 14 и 15, а следодовательно, и величина измеренного откло-нения действительного шага от заданного значения может быть любой. Информация, получаемая с би.полярного ключа, характеризует знаки погрешностей шагов и их величины в цифровой и аналоговой форме. В цифровой форме отклонения шагов пропорциональны числам импульсов в пачках. В аналоговой форме измеренные величины описываются выражением

Ah,,

так как длительность i разнополярных прямоугольных импульсов, формируемых биполярным ключомf постоянна.

Устройство может работать и в режиме прямого кода. В этом случае во время установки всех элементов в исходное состояние в счетчики 9 и 10 записывается нуль.В таком режиме работы элементы 11 и 12 совпадения выдают сигналы,свидетельствующие о подсчете в прямом коде счетчиками числа импульсов заполнения, равного ном5нальному шагу контролируемой структуры. Эти сигналы управляют работой триггеров 14 и 15 i-s одновремег- но через переключатели предварительной установки сбрасывают соответствующие счетчики в исходное (нулевое) состояние. В остальном принцип работы устройства остается прежним.

изобретения

5

Устройство для измерени.я погрешностей шагов регулярных структур, содержа цее KONO yTaTOp, генератор счетных импульсов и два счетных блока, каждый из которых включает в себя последовательно соединенр ые переключатель предварительной установки, счетчик и элемент совпадения, выход которого соединен со входом переключателя предварите.пьной установки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено двумя элеменTaNW И, двумя триггерами, биполярным ключом и фотоэлектрическим преобразователем, включенными между вxoдa UI

0 генератора счетных импульсов и коммутатора, выходы которого соединены соответственно с первыми входами триггеров, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих

5 элементов совпадения счетных блоков, а выходы триггеров соединены с соответствукхднми входаглн биполярного и первы.и входами ссответствуЮ1чих элементов И, вторые входы ко0торых соединены с выходом генератора счетных импульсов, а выходы - с установочными входами счетчиков соотвех ствующих счетных блоков, при этом сигнальный вход биполярного ключа соединен с выходом генератора счетных

5 импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 444049, кл. G 01 в 7/14, 1974.

0

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2608474/18-28,

кл,. G 01 В 7/14, G 04 F 10/04, G 01 R 23/00, 1978.