Компаратор для поверки штриховыхМЕР 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 компарирования штриховых мер, содержащие образцовую и поверяемую штриховые меры, содержащие фотоэлектрические каналы и электромеханические сканаторы, а также блоки обработки информации. В этих устройствах различие положения штрихов образцовой и поверяемой мер преобразуется во временной интервал, заполняекый счетными импульсами С1.

Точность преобразования в описанных устройствах ограничена скоростью сканирования. Низкая скорость сканирования ограничивает производительность компарирования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является компаратор для поверки штриховых мер, содержащий образцовую меру, каналы образцовой и поверяемой меры, каждый из которых включает Последовательно соединенные передающую телевизионную трубку с однострочной отклоняющей системой, имеющей генератор тока сканирования, усилитель

сигнала телевизионной трубки и демодулятор, а канал поверяемой меры включает также триггер и конъюнктор 2 .

Однако все преобразования сигналов в описанном устройстве осуществляются аналоговыми элементами, нестабильность параметров и характеристик которых приводит к погрешно10стям измерений, а необходимость систематической корректировки его чувствительности ограничивает быстродействие.

Цель изобретения - повышение трч15ности и быстродействия компаратора.

Указанная цель достигается тем, что компаратор снабжен четырьмя пороговыми элементами с импульсным выходом, реверсивным счетным блоком,

20 регистром, дифференцирующей цепью и преобразователем код-нгшряжение, демодуляторы выполнены по схеме синхронного детектора, синхронизирующий вход которого соединен с

25 выходом генератора тока сканирования в канале образцовой меры, выход синхронного детектора связан со входами двух параллельно включенных пороговых элементов, выходы пороговых элементов соединены, соответственно,

30

с входами суммирования и вычитания счетного блока, выход счетного.блока соединен со входом преобразователя код-напряжение, выход преобразователя код-напряжение подключен к отклоняющей системе телевизионной |Трубки канала образцовой меры, в канале поверяемой меры выход синхронного детектора соединен со входами двух параллельно включенных пороговых элементов, выходы пороговых элементов соединены с соответствующими раздельными входами триггера, один из выходов триггера через дифференцирующую цепь подключен ко входу конъюнктора второй вход коньюнктора соединен с выходом счетного блока канала образцовой меры, а выход связан со входом регистра (

Указанная цель достигается также тем, что шина стирания регистра связана со вторым выходом триггера.

На чертеже приведена структурная схема компаратора.

Источниками света 1.1 и 1.2 освещаются образцовая мера 2 в виде периодических прозрачных и непрозрачных участков и поверяемая штриховая мера 3, механически связанные между собой так,что обеспечивается синхронное перемещение мер в направлении, показанном на чертеже стрелкой. Шаг меры 2 выбирается равным шагу меры 3, либо - в целое число раз меньшим шага последней. Изображения мер 2 и 3 проецируются посредством оптических систем 4.1 и 4.2 на фотокатоды передающих телевизионных трубок 5 и б, снабженных однострочными отклоняющими системами с отклоняющими катушками 7 и 8 в канале образцовой меры и катушкой 9 канала поверяемой меры. В каждом из каналов сигнальные выходы телевизионных трубок 5 и 6 связаны со входами усилителей 10 и 11 соответственно. Генератор 12 тока сканирования подключен к катушкам 7 и 9, а также к опорным входам синхронных детекторов 13 и 14, сигнальные входы которых подключены к выходам усилителей 10 и 11 соответственно. К выходам синхронных детекторов 13 и 1 подключены по два пороговых элемента 15,16 и 17,18 соответственно, выполненных по схеме балансного диодно-регенеративного компаратора напряжения на базе блокинг-генератора и имеющими импульсный выход.Выходы пороговых элементо 15 и 16 подключены к суммирунедему и вычитающему входам соответственно реверсивного счетного б.лока 19,выход которого связан с преобразователем код - напряжение (ПКН) 20, выход которого подключен к кеетушке 8.

Узлы 1.1,2,4.1,5,7,8,10,13,15,16 19-и 20 образуют измерительный ка.налобразцовой меры.

Выходы пороговых элементов 17 и 18 подключены к соответствующим входам триггера 21с раздельными входами, выход которого подключен через дифференцирующую цепь 22 и конъюнктор 23 ко входу регистра 24. На второй вход конъюнктора 23 подается сигнал с выхода счетного блока 19, а шина стирания регистра 24 связана со вторым выходом триггера 21. Выходной сигнал регистра 24 подается на индикат;орное и цифропечатающее устройства (ЦПУ) (не показанные на чертеже).

Узлы 1.2,3,4,2,6,9,11,14,17,18 и 21 - 24 образуют измерительный кана поверяемой меры.

Компаратор работает следующим образом. :

В канал образцовой меры ток генератора 12, протекающий по катушке 1 г вызывает сканирование изображения меры 2 электронным лучом 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 катушке 8 ступенчато нарастающий ток. Магнитное поле катушки 8 квантует центр сканирования по фотокатоду телевизионной трубки 5 до того момента времени,, когда составляющая сигнала с частотой сканирования на входе синхронного детектора 13 станет .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 телевизионной трубки 5.

При перерегулировании (или под действием импульснойпомехи), когда счетный блок 19 зарегистрировал лишние импульсы, входной сигнал синхронного детектора 13 становится противофазным напряжению генератора 12, а на входе демодулятора 13 возникает отрицательное напряжение, возбуждакицее пороговый элемент 16. Импульсы последнего, поступая на вычитающий вход счетного блока 19, уменьшают число зарегистрированных в нем импульсов, что приводит к квантованию сканирующего электронного луча трубки 5 в обратном напралении 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, при этом поступление в счетный блок каждого импульса вызывает квантование электронного луча на 0,001 шага изображения меры на фотокатоде телевизион ной трубки 5, а поступление тысяч-, ного 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 1 шаг в направлении, обратном перемещению изображения меры 2 при сохранении выходного напряжения синхронного детектора 13 Равным нулю, и слежение за перемещением меры 2 продолжается аналогично вьшеописанному.

Таким образом, в канале образцовой меры имеет место следящее компенсационное преобразование величины перемещения меры 2 в цифровой код с интерполированием шага образцовой меры.

В канале поверяемой меры 3 электронный луч телевизионной 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 еинхр онн6го детектора 14, которое достигает максимального значения в момент времени, 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 синхрон-ного детектора 14 положительного напряжения, возбуждается пороговый элемент 17, выходные импульсы которого выводят триггер 21 из исходного , состояния, что приводит к стиранию ранее зарегистрированной информации в регистре 24. йри малейшем отрицательном напряжении пороговый элемент 17 прекращает генерацию импульсов,

0 но возбуждается пороговый элемент 18, который возвращает триггер 21 в исходное состояние. По выходе штриха меры 3 из зоны сканирования пороговый элемент 18 также прекращает свою работу, но триггер 21 остается в исходном состоянии до вхождения в зону сканирования очередного штриха меры 3, после чего вышеописанный, процесс повторяется. При возвра- те триггера 21 в исходное состояние

0 из выходного сигнала его формируется дифференцирующей цепью 22 короткий импульс, который является разрешакяцим для передачи с выхода счетного блока 19 через конъюнктор 23 в регистр 24 кодовой информации о положении штриха меры 3.

Если мера 3 изготовлена точно, то на цифровом индикаторе и в ЦПУ будет регистрироваться одно и то

Q же число. Отклонение положения штриха от ожидаемого его точного положения вызывает соответствующее уменьшение или увеличение индицируемого и регистрируемого числа.

, При шаге образцовой меры 2, равном 0,1 мм, и емкости счетного блока 19 1000 импульсов, может быть получена цена импульса 0,0001 мм.

В качестве образцовой меры 2 возможно использование растрового сопря0 жёния или интерференционной картины от когерентного источника свет. Телевизионные трубки могут быть применены и с электростатическим отклонением электронного луча.

5

Формула изобретения

Компаратор для поверки штриховых Q мер, содержащий образцовую меру, каналы образцовой и поверяемой меры, каждый из которых включает последовательно соединенные передающую телевизионную трубку с однострочной отклоняющей системой, имекяцей генератор ток,а сканирования, усилитель сигнала телевизионной трубки и демодулятора, а канал поверяемой меры включает также триггер и конъюнкто отличающийся тем, что, 0 с целью повышения точности и выстродействия компаратора, он снабжен четырьмя пороговыми элементами с импульсным выходом, реверсивным, счетным блоком, peгиcтpoм дифференцирующей цепью и преобразователем

код-напряжение, демодуляторы выполнены по схеме синхронного детектора, синхронизирующий вход которого соединен с выходом генератора тока сканирования в канале образцовой меptif выход синхронного детектора связан со входами двух.параллельно включенных пороговых элементов, выходы пороговых элементов соединены, соответственно, с входами суммирования и вычитания счетного блока, выход счетного блока соединен со входом преобразователя код-напряжение, выход преобразователя код-напряжение подключен к отклоняющей системе телевизионной трубки канала образцовой меры, в канале поверяемой меры выход синхронного детектора соединен со входами двух параллельно включенных пороговых элементов, выходы пороговых элементов соединены

ииинш

я unSuiramofy

к ЦПУ

с соответствующими р-1:здс;:ьи.1мн мхчдами триггера, один из выхоллш триг гера через дифференцирующую подключен ко входу конъюнк , ьторой вход конъюнктора соединен с выходом счетного блока канала образцовой меры, а выход связан со входом регистра.

2, Компаратор по п. 1, о т л ичающийс я тем,что шина стиран регистра связана со вторым выходом триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Полоник B.C. Телевизионные автоматические устройства. М., Связь , 1974, с. 130-137 (прототип) .