Компаратор для поверки штриховых мер Советский патент 1981 года по МПК G01B21/02 

(54) КОМПАРАТОР ДЛЯ ПОВЕРКИ ШТРИХОВЫХ МЕР

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для поверки как линейных, так и угловых штриховых мер.

Известны устройства для измерения линейных размеров, имеющие два измерительных канала, каждый из которых содержит однострочную отклоняющую систему и демодуляторы, выполненные по схеме пик-детектора. В состав устройства входит так же триггер, конъюнктор и генератор тока сканирования I.

Однако, гюскольку все преобразования сигналов выполняются аналоговыми устройствами, точностные возможности этого устройства ограничены, а необходимость введения в него узлов автоматической регулировки, чувствительности ограничивает его быстродействие.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является компаратор для поверки штриховых мер, содержащий образцовую меру, канал образцовой меры, включающий последовательно соединенные передающую телевизионную трубку с однострочной отклоняющей системой, имеющей генератор. тока сканирования, усилитель, синхронный детектор, синхронизирующий вход которого соединен с выходом генератора тока сканирования, два параллельно включенных пороговых элемента, реверсивный счетный блок, суммирующий и вычитающий входы которого соединены с выходами соответствующих пороговых элементов, и преобразователь код-напряжение, выход которого подключен к отклоняющей системе телевизионной трубки, и канал поверяемой меры, включающий последовательно соединенные передающую телевизионную трубку с однострочной отклоняющей системой, имеющей генератор тока сканирования, усилитель, синхронный детектор, синхронизирующий вход которого соединен с выходом генератора тока сканирования, два параллельно включенных пороговых элементов и триггер, раздельные входы которого соединены с выходами соответствующих пороговых элементов 2. Недостатком известного устройства является использование счетного блока на малом участке его диапазона и в течение короткого времени: в момент прохождения щтриха через анализирующую апертуру канала поверяемой меры, что приводит к усложнению устройства. Цель изобретения - упрощение устройства. Цель достигается тем, что реверсивный счетный блок выполнен со входом запрета счета, а выход триггера соединен с этим входом. На чертеже приведена структурная схема компаратора. Источниками света 1.1 и 1.2 освещены образцовая мера 2 в виде периодических прозрачных и непрозрачных участков и поверяемая щтриховая мера 3, механически связанные между собой так, что обеспечено синхронное перемещение мер в направлении, показанном на чертеже стрелкой. Шаг меры 2 выбран равным щагу меры 3, либо в целое число раз меньщим щага последней. Изобр жения мер 2 и 3 спроецированы по средством оптических систем 4.1 и 4.2 на фотокатоды передающих телевизионных трубок 5 и 6, снабженных однострочными отклоняющими системами с отклоняющими катущкзми 7 и 8 в канале образцовой меры и катушкой 9 канала поверяемой меры. В каждом из каналов сигнальные выходы трубок 5 и 6 связаны со входами усилителей 10 и 11 соответственно. Генератор 12 тока сканирования подключен к катущкам 7 и 9, а также к синхронизирующим входам синхронных детекторов 13 и 14, сигнальные входы которых подключены к выходам усилителей 10 и 11 соответственно. К выходам синхронных детекторов 13 и 14 подключены по два пороговых элемента 15 и 16, 17 и 18 соответственно, выполненных по схеме балансного диодно-регенеративного компаратора напряжения на базе блокинг-генератора и имеющих импульсный выход. Выходы пороговых элементов 15 и 16 подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетного блока 19, выход которого связан с преобразователем код-напряжение (ЦКН) 20, выход которого -подключен к катушке 8. Элементы компаратора 1.1, 2, 4.1, 5, 7, 8, 10, 13, 15, 16, 19 и 20 образуют измерительный канал образцовой меры. Выходы пороговых элементов 17 и 18 подключены к соответствующим входам триггера 21 с раздельными входами. Выход триггера 21 подключен ко входу запрета счета реверсивного счетного блока 19. Элементы компаратора 1.2, 3, 4.2, 6, 9, 11, 14, 17, 18 и 21 образуют измерительный канал поверяемой меры. Компаратор работает следующим образом. В канал образцовой меры ток генератора 12, протекающий по катущке 7, вызывает сканирование изображения меры 2 электронным лучом телевизионной трубки 5, выходной сигнал которой усиливают усилителем 10 и демодулируют синхронным детектором 13. При совпадении фазы выходного сигнала усилителя 10 с фазой напряжения генератора 12 на выходе синхронного детектора 13 возникает положительное напряжение, которое возбуждает пороговый элемент 15, генерирующий импульсное напряжение. Эти импульсы поступают на суммирующий вход счетного блока 19, где регистрируются. С каждым зарегистрированным импульсом на выходе ПКН 20 ступенчато нарастает постоянное напряжение, возбуждающее в катущке 8 ступенчато нарастающий ток. Магнитное поле катущки 8 квантует центр сканирования по фотокатоду телевизионной трубки 5 до того момента, когда составляющая сигнала с частотой сканирования на входе синхронного детектора 13 становится равной нулю, после чего пороговый элемент 15 прекращает генерацию импульсов, накопление которых в счетном блоке 19 прекращается, что приводит к прекращению квантования сканирующего электронного луча трубки 5. При перерегулировании (или под действием импульсной помехи), когда счетный блок 19 зарегистрировал лищние импульсы, входной сигнал синхронного детектора 13 становится противофазным напряжению генератора 12, а на выходе синхронного детектора 13 возникает отрицательное напряжение, возбуждающее пороговый элемент 16. Импульсы последнего, поступая на вычитающий вход счетного блока 19, что приводит к квантованию сканирующего электронного луча трубки 5 в обратном напряжении до тех пор, пока напряжение на выходе синхронного детектора 13 вновь не станет равным нулю и не прекратит генерацию импульсов пороговый элемент 16. Перемещение меры 2 приводит к накоплению импульсов в счетном блоке 19, при котором непрерывно поддерживается нулевое напряжение на выходе синхронного детектора 13. При этом текущему положению меры 2 соответствует текущее значение числа накопленных счетным блоком 19 импульсов. Емкость счетного блока 19 выбрана равной 1000 импульсов. Поступление в счетный блок каждого импульса вызывает квантование электронного луча на 0,001 щага изображения меры на фотокатоде трубки 5, а поступление тысячного импульса вызывает переполнение счетного блока 19 и возврат его в исходное состояние, что происходит при перемещении меры 2 на один шаг. При этом выходное напряжение ПКН 20 скачком падает до нуля, а электронный луч скачком перемещается на один щаг в направлении, обратном перемещению изображения меры 2, при сохранении выходного напряжения синхронного детектора 13 равным нулю, и слежение за перемещением меры 2 продолжается аналогично описанному. Таким образом в канале образцовой меры имеет место следящее компенсационное преобразование величины перемещения меры 2 в цифровой код с интерполированием щага образцовой меры.

В канале поверяемой меры 3 электронный луч трубки 6 сканирует под действием магнитного поля катушки 9. Работа узлов 1, 3,4, 6, 9, 11, 14, 17 и 18 аналогична работе соответствующих узлов канала с образцовой мерой. При вхождении изображения штриха перемещающейся меры 3 в зону сканирования на входе синхронного детектора 14 возникает положительное напряжение, которое при перемещении меры 3 возрастает до тех пор, пока граница штриха не совпадет с серединой зоны сканирования, после чего напряжение на выходе синхронного детектора 14 падает и переходит через нулевое значение, когда середина штриха проходит через середину зоны сканирования. При дальнейшем перемещении меры 3 возрастает отрицательное напряжение на выходе детектора 14, которое достигает максимального значения в момент, когда вторая граница штриха совпадает с серединой зоны сканирования, после чего отрицательное напряжение падает и становится равным нулю после выхода изображения штриха из зоны сканирования. При появлении на выходе синхронного детектора 14 положительного напряжения возбуждается пороговый элемент 17, выходные импульсы которого выводят триггер 21 из исходного состояния, сигнал с выхода триггера воздействует на вход запрета счета реверсивного счетного блока 19, и счет импульсов прекращается. При таком взаимодействии каналов канал образцовой меры следит за перемещением меры 2 только в тот отрезок времени, когда положение на фотокатоде изображения штриха меры 3 обеспечивает положительное напряжение на выходе синхронного детектора 14 канала поверяемой меры. Слежение за перемещением меры 2 прекращается после прохождения через центр сканирования середины изображения штриха меры 3. Зарегистрированное счетчиком 19 число импульсов сохраняется до вхождения в зону сканирования очередного штриха меры 3. Это число, характеризующее координату положения штриха меры 3, может быть считано визуально по цифровому индикатору счетного блока 19 или зарегистрировано на бумаге посредством ЦПУ. При шаге меры 2, равном 0,1 мм, и емкости порогового элемента 16, равной 1000 импульсов, цена импульса равна 0,1 мкм. В качестве меры 2 может быть применена интерференционная картина когерентного источника света или растровое сопряжение, в том числе и образованное радиальными растрами при необходимости поверки угловых мер.

Предлагаемое устройство имеет более простую схему, чем прототип, что достигается совмешением функций регистра и счетного блока, и позволяет наблюдать в течение некоторого времени отсчет на цифровом табло счетного блока, что существенно упрошает контроль за процессом измерения.

Формула изобретения

Компаратор для поверки штриховых мер, содержащий образцовую меру, канал образцовой меры, включающий последовательно соединенные передающую телевизионную трубку с однострочной отклоняющей системой, имеющей генератор тока сканирования, усилитель, синхронный детектор, синхронизирующий вход которого соединен с выходом генератора тока сканирования, два параллельно включенных пороговых элемента, реверсивный счетный блок, суммирующий и вычитающий входы которого соединены с выходами соответствующих пороговых элементов, преобразователь код-напряжение выход которого подключен к отклоняющей системе телевизионной трубки, и канал поверяемой меры, включающий последовательно соединенные передающую телевизионнуютрубку с однострочной отклоняющей системой, имеющей генератор тока сканирования, усилитель, синхронный детектор, синхронизирующий вход которого соединен с выходом генератора тока сканирования, два параллельно включенных пороговых элемента, и триггер, раздельные входы которого соединены с выходами соответствующих пороговых элементов, отличп.ощийся тем, что, с целью упрощения, реверсивный счетный блок выполнен со входом запрета счета, а выход триггера соединен с этим входом.

Источники информации, .

принятые во внимание при экспертизе

шшшш

...

7

/ . . .

8

fO

3

15

16

19

к индикатору

к ЦПУ

.гл

п

.A.J

9

11

1

17

1д

21