Устройство для точного отсчета углоизмерительных приборов Советский патент 1982 года по МПК G01C1/00 G01C1/06 

1

Изобретение относится к геодезическим маркшейдерским углоизмерительным приборам, например, теодолитам, и касается устройств точного отсчета по .лимбам углоизмерительных приборов.

По основному авт.св. 779803 известно устройство для точноно отсчета растрового типа, содержащее измерительную растровую шкалу, растровый иониус, два фотоэлектрических считывающих элемента и.оборудованное сканирующим узлом с двумя индикаторными растрами и отсчетным блоком. В отсчетный блок входят два формирователя импульсов, схема совпадения и счетчик импульсов с цифровым индикатором. Выход первого считывающего элемента,расположенного над нониусом, через первый формирователь соединен с первым входом схемы совпадения и со счетным входом счетчика, а выход второго считывающего элемента, расположенного над шкалой, через второй

формирователь соединен с вторым входом схемы совпадения, выход которой соединен с управляющей схемой. Усттройство способно обеспечить требуемую точность только для поддержании стабильной скорости сканирующего узла.

При движении сканирующего узла с фотоэлектрических считывающих элементов в счетный блок поступают два

to периодических сигнала, при совпадении фаз которых фиксируется момент точного отсчета угла. Для фиксации момента равенства фаз цифровым способом из получаемых фотоэлектричес15ким путем сигналов формируются короткие импульсы, поступающие на два входа схемы совпадения. В процессе сканирования при приближении к зоне равенства фаз (к зоне истинного отсче20та угла) сравниваемые импульсы максимально сближаются. Однако, так как сравниваются нулевые переходы кривых фототоков, совпадения импульсов может не быть за счет их небольшой длительности и дискретности сбли жения, поэтому на выходе схемы совпадения будет отсутствовать сигнал для остановки счетчика, регистрирующего значение угла. Для того, чтобы система произвела отсчет угла/необходимо увеличить длительность импульсов. Но и в Ътом случае при из менении скорости сканирования несовпадений импульсов могут снова возникнуть. Если длительность импульсов сделать заведомо большой, то при быстром..сканировании в зоне истинного отсчета будет наблюдаться уже несколько совпадений, причем первое совпадение, дающее сигнал на останов ку счетчика, наступает раньше основного совпадения, что приводит к большой погрешности в измерениях l3Введение стабильных электрических движителей сканирующего угла значительно усложняет его построение. Цель изобретения - повышение точности измерений без усложнения сканируюшего узла. Поставленная цель достигается тем, что оба формирователя импульсов подключены к схеме совпадения, выход которой соединен с управляющим входом счетчика, через дополнительный двухразрядный реверсивный счетчик. На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема элек тронной части устройства; на фиг.3 эпюры, поясняющие работу схемы. При наведении визирной трубы по лимбу 1 с помощью узла 2 с индикатором 3 определяется грубый отсчет, соответствующий целому числу шагов угломерного растра от какого-либо произвольного положения, принимае- мого за нулевое. После окончания наводки поступает сигнал начала точного отсчета. Сканирующий узел i повор чивается вокруг оси лимба 1 в пределах всей длины.нониусной шкалы 5 от исходного положения, фиксированного относительно узла 2. Перемещение индикаторных растров 6 и 7 относительно соответствующих отсчетных |застров лимба 1 и шкалы 5 вызывает изменение интенсивности проходящего св та и создает в фотодиодах 8 и 9 Фототок, периодически изменяющийся по амплитуде. Подвод света к растровым сопряжениям 1-7 и 5-6 от светодиода 10 пр ИЗВОДИТСЯ с помощью световода 11. В связи с разной величиной шага растра лимба 1 и шага растра нониусной шкаиы 5 периоды фототока также различны а кривые фототоков имеют переменный сдвиг по фазе. При отсчете, например сотых долей шага 99 периодам шкалы лимба 1 соответствуют 100 периодов растра нониусной шкалы 5, а длина нониусной Шкалы 5 должна содержать не менее 101 периода. Поэтому при сканировании По всей длине нониуса Bcei- да найдется момент времени, при котором фазы фототоков на выходе считывающих фотодиодов 8 и 9 совпадут. Формирователи 12 и 13, подключенные через усилители И и 15 и триггеры 16 и 17, выpaбaтывa эт в моменты перехода ч,ерез нуль в зоне равенства фаз короткие импульсы U и U2. (фиг.З), соответствующие ка) периоду фототоков. Начальный импульс с формирователя 13 соответствующий сигналу с лимба 1, поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 18, . в котором записывается один, отсчет. Следующий за ним импульс с формирователя 13, соответствующ1 сигналу со шкалы 5,поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 18 и возвращает его в нулевое состояние. С инверсного выхода второго разряда реверсивного счетчика, состояние которого не изменилось, на схему, 19 совпадения поступает сигнал (логическая единица), разрешающий подачу на регистрирующий счетчик 20 счет ных импульсов с формирователя 12. Переключен1 е первого разряда реверсивного счетчика 18, -не изменяющее состояние его второго разряда, происходит до тех пор, пока на сум- , Мирующий вход не поступает импульс п-1. В положении, соответствуйщем зоне истинного отсчета угла, на вычитающий вход последовательно поступают два импульса п-1 и п. Импульс п переносит счет с первого разряда реверсивного счетчика 18 на его второй разряд, и на инверсном выходе .второго разряда выделяется сигнал (логический нуль), запирающий схему 19 совпадения и прекращающий подачу импульсов на счетчик 20. Число импульсов, поступившее на регистрирующий счетчик 20 с начала движения сканирующего узла 4, равно порядковому номеру штриха шкалы 5 совпадающего со штрихом шкалы лимба 1, и при соответствующей юстировке дополняет грубый отсчет, например,. сотыми долями единиц грубого отсчета в форме точного отсчета, снимаемого с индикатора 21. Преимуществом устройства является небольшая погрешность измерений, равная разрешающей способности нониуса (в приведенном случае одной сотой доле единицы грубого отсчета), и независимость результатов измерений от скорости движения сканирующего узла. Формула- изобретения Устройство для точного отсчета углЬизмерительных приборов по авт. 96 04 св. М 779803, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности без усложнения сканирующего узла, оба формирователя импульсов подключены к схеме совпадения, выход которой, соединен с управляющим входом счетчика, через дополнительный двухразрядный р еверсивный счетчик. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 779803, кл. G 01 С 1/00, 1978,

ф1/г. /

(лУ фиг.З