Способ интерполирования в фотоэлектрических растровых преобразователях Советский патент 1981 года по МПК G06G7/30 G08C9/06 

(54) СПОСОБ ИНТЕРПОЛИРОВАНИЯ В ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАСТРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ

1

Изобретение относится к вычислению линейных и угловых перемещений фотоэлектрическими методами и может быть использовано при построений аналоговых спецвычислителей.

Один из известных способов интерполирования перемещений основан на использовании растров и преобразовании фотоэлектрических сигналов 111

Указанный способ характеризуется низкой точностью определения перемещений.

наиболее близким к предлагаемо являвхся способ интерполирования в фотоэлектрических растровых преобразователях, основанный на формировании сигнала изменяющейся фазы и определении фазового сдвига относительно Опорного сигнала 2).Недостатком известного способа является сравнительно низкая точность интерполирования, т.е. точность определения фазового сдвига в долях шага растра.

Цель изобретения - повышение точности интерполирования.

Указанная цель достигается тем, что в способе интерполирования в фотоэлектрических растро.вых преобразователях, основанном на формироваНИИ п оптических сигналов, соответствующих п окнам считывания, прербраг зевании оптических сигнгшов в электрические, формировании п-фазного перио.- дического напряжения прямоугольной формы, умножении каждого электрического сигнала на периодическое напря.жение прямоугольной формы соответствующей фазы, суммировании перемножен10ных сигналов, интегрировании суммарного сигнала, сравнении г проинтегрированного сигнала с нулевым уровнем, выделении моментов сравнения, каждый из п исходньЬс электрических сигнгшов

15 одновременно дополнительно умножают на периодическое напряжение прямоугольной формы, сдвинутое на одну фа.зу в сторону опережения, дополнительно перемноженные сигнашу oy влиpyют,

20 интегрируют, сравнивают проинтегрированный дополнительный сигнал с нулевым уровнем, выделяют дополнительнь е моменты сравнения, суммируют выделенные моменты сравнения и дополнитель25ные моменты сравнения, формируют рог зультирующее напряжение прямоугольг ной формы, соответствующее сумме моментов сравнения, выделяют фазовый сдвиг между первой фазой п-фазиого

30 периодического напряжения прямоугольной формы и результирующим напряжением прямоугольной формы. На фиг. 1 изображена функциональная схема фазовой системы интерполирования шага для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - различные положения растрового сопряжения} на фиг. 3 - четырехфазное периодичес кое напряжение прямоугольной формы на фиг, 4 и 5 - эпюры напряжений,соот ветствующие различным положениям раст рового сопряжения, действующие на выходах ключей (а,б,в,г,а , б ,в ,г сумматоров (д,д ), интеграторов (е,е нуль-органов (ж,ж ) формирователя пря моугольного напряжения (f). Устройство содержит генератор 1 четырехфазнрго периодического напряжения прямоугольной формы, растровое сопряжение 2, первый, второй, третий и четвертый фотоприемники 3-6, первый второй, третий, четвертый, пятый,шес той, седьмой и восьмой ключи 7-14, первый и второй сумматоры 15 и 16, первый и второй интеграторы 17 и 18 первый и второй нуль-органы 19 и 20, формирователь 21 прямоугольного напря жения, измеритель 22 фазового сдвига Способ осуществляется следующим образом. Окна считывания можно представить как сопряжение двух растров с одинаковыми периодами, причем в каждом последующем окне растры сдвинуты на 1/4 периода (фиг. 2,1). Номера окон обозначены как 23-26. Пусть в положении II (фиг. 2) пропускание окна 23 равно 1, окна 24 равно 0,5, окна 25 равно О, окна 26 равно 0,5. Пропускание каждого окна является моделирующим параметром, т.е. если через него проходит излучение, то его интенсивность будет изменяться в зависимости от текущего положения растрового сопряжения 2. Фотоприемники 3-6, воспринимающие поток излучения, прошедший через соответствующие окна растрового сопряжения 2, преобразуют излучение в электрический сигнал. Опрос фотоприемников 3-6 производится с помощь Ключей 7-14, пут.ем подачи на них сигналов от генератора 1 четырехфазного периодического напряжения пр моугольной формы. Коммутирующий сигнал 1-й фазы подключает сигнал с окн 23 считывания, 2-й фазы - с окна 24 3-й фазы - с окна 25, 4-й фазы - с экна 26 (фиг. 4 а,б,в,г). Таким образом, коммутирующее напр жение модулируется по амплитуде пропускания соответствующего окна считы вания. Эти сигналы поступают на первый . сумматор 15, Коммутирующий сигнал 1-й фазы под ключает сигнал с окна 24, 2-й фазы с окна 25, 3-й фазы - с окна 26, 4-й фазы -,с окна 23, т.е. опрос начинается с окна 24. Эпюры сигналов изображены на фиг. 4 а ,б ,в ,г Эти сигналы поступают на второй сумматор 16. Таким образом, осуществляется сдвиг в начале опроса на четверть периода коммутации (один такт). Под тактом коммутации понимается наибольший промежуток времени, в течение которого одновременно все коммутирующие напряжения не изменяются. При 4-фазном коК1мутирующем напряжении (фиг. 3) такт коммутации равен четверти периода коммутации, при п-фазном коммутирующем напряжении такт коммутации составляет п-ю часть периода. На выходах первого и второго сумматоров 15 и 16 формируются соответствующие сигналы (фиг, 4 д.д}, а после интегрирования первым и вторым интеграторами 17 и 18 сигналы приобретают пилообразную форму (фиг.4 е е ). У этих сигналов выделяют моменты перехода через О, импульсы соответствующие моментам перехода через О, подают на формирователь 21 прямоугольного напряжения с двумя устойчивыми состоянийми (триггер), изменяющий свое состояние после прихода очередного импульса. Сигнал на выходе формирующего устройства представлен на фиг. 4f, Допустим, что происходит перемещение измерительного растра на четверть периода растрового сопряжения, т.е. происходит сдвиг пространственной фазы картины, образуемой растровым сопряжением на 90° (фиг. 26). Рассуждая, как и в предыдущем случае, получаем, что эпюры сигналов, поступающих на сумматоры 15 и 16, имеют вид, показанный на фиг.5 д, д . Эпюра сигнала на выходе формирователя 21 имеет вид фиг. 5f. Таким образом, пространственная фаза картины, образуемой растровым сопряжением изменяется на 90, а фаза сигнала на выходе формирователя 21 на 180, В случае, когда осуществляется одноканальная коммутация, как это имеет место при интерполяции по известному способу, изменение пространственной фазы соответствует изменению фазы результирующего электрического сигнала в масштабе 1:1. Повышение точности при интерполировании по данному способу происходит за счет того,что имеет место увеличение масштаба преобразования пространственной фазы во временную. В известном способе этот масштаб равен 1:1, а при интерполировании по предлагаемому способу масштаб преобразования равен п/2 :1, например при изменении пространственной фазы на 90 лременная фаза сигнала на выходе формирователя 21 изменяется на . Случай, когда п 4. изложен выше. Формула изобретения Способ интерполирования в фотоэлектрических растровых преобразователях, основанный на формировании п оптических сигналов, соответствующих п окнам считывания, преобразовании оптических сигналов в электричес кие, формировании п-фазного периодического напряжения прямоугольной формы, умножения каждого электрического сигнала на периодическое напряжение прямоугольной формы соответствующей фазы, суммировании перемножен ных сигналов, интегрировании суммарного сигнала, сравнении проинтегриро ванного сигнала с нулевым уровнем, выделении моментов сравнения, отли чающийся тем,ЧТО, с целью повышения трчности интерполирования, каждый из п исходных электрических сигналов одновременно дополнительно умножают на периодическое напряжение прямоугольной формы, сдвинутое на одну фазу в сторону опережения, допол нительно перемноженные сигналы суммиру ют,интегрируют, сравнивают проинтегрированный дополнител1 ный сигнал с нулевым уровнем, выделяют дополнительные моменты сравнения, сумммируют выделенные моменты сравнения и дополнительные моменты сравнения, формируют результирующее напряжение прямоугольной формы, соответствующее сумме моментов сравнения, выделяют фазовый сдвиг между первой фазой п-фазного периодического напряжения прямоугольной формы и результирующим напряжением прямоугольной формы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Богданов Э.О. Фоторезисторы и их применение. Энергия, 1978, с.56, рис. 42. 2.Мироненко А.В. Фотоэлектрические измерительные системы. Энергия, 1976, с. 132-135. рис. 3-16 (прототип).

&

ZSФиг.г.

3 дюза.

проза

Pitz.3