Устройство для измерения линейных перемещений объектов Советский патент 1982 года по МПК G06K9/46 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для измерения геометрического положения объектов, и может быть использовано в системах программного управления металлорежущими станками. известно устройство для измерения линейных перемещений объектов, содержащее растровую щкалу с нанесенными на нее штри хами, осветитель, лийзовый растр, фокусиру ющий элемент, зеркало, установленное на оси электромагнитного вибратора, диафрагму, фотоприемник и счетчик числа импульсов, причем щтрихи растровой шкалы, освещаемые с помощью осветителя, через линзовый растр проецируются фокусирующим элементом На поверхность зеркала и, отражаясь от него, освещают через диафрагму фотоэлемент. В устройстве производится электромеханическое сканирование изображения штри хов с помощью электромагнитного вибратора 1. Недостатком этого устройства является его невысокая точность. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения линейных перемещений объектов, содержащее носитель информации, оптически связанный с источником света и через фокусирующий элемент с формирователем сигналов, выход которого подключен к элементу задержки, триггер, соединенный с синхрогенератором и с первым элементом И, счетчик, подключенный к второму и третьему элементам и и к индикатору, и логический блок 2. Недостаток известного устройства также состоит в невысокой точности устройства. Целью изобретения является повышение точности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее носитель информации, оптически связанный с источником света и фокусирующим элементом, элемент задержки, соединенный с формирователем сигналов, подключенным к одному входу пер вого элемента И, другой вход которого соединен с элементом задержки, и к одному входу второго элемента И, синхрогенератор, соединенный с формирователем сигналов, оптически связанным с фокусирующим элементом, и с другим входом второго элемента И, счетчик, входы которого подключены к выходам второго и третьего элементов И, а выход соединен с индикатором, и первый триггер, один вход которого подключен к синхрогенератору, а выход соединен с другим входом первого элемента И, введены первый инвертор, вход которого соединен с формирователем сигналов, а выход подключен к одному входу третьего элемента И, другие входы которого соединены с синхрогенератором и с элементом задержки, второй инвертор, вход которого подключен к элементу задержки, а выход соединен с входом второго элемента И, второй триггер, один вход которого подключен к выходу первого элемента И, а выход соединен с другими входами второго и третьего элементов И, и четвертый элемент И, входы которого подключены к синхрогенератору, к второму триггеру и к первому и второму инверторам, а выход подключен к другим входам первого и второго триггеров. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит источник света (осветитель) 1, носитель 2 информации (растровую шкалу), фокусирующий элемент 3, формирователь 4 сигналов и вычислитель 5, включающий синхрогенератор 6, элемент 7 задержки, триггеры 8 и 9, инверторы 10 и 11, первый 12, второй 13, третий 14 и четвертый 15 элементы И, счетчик 16 и индикатор 17. Устройство работает следующим образом. Растровая щкала 2, представляющая собой плоскую пластину (или ленту) из прозрачного материала с нанесенными на нее Непрозрачными щтрихами, либо из непрозрачного материала с прорезями, освещается с помощью осветителя 1. Лучи света, проходя через прозрачные участки растровой шкалы, воспринимаются фокусирующим элементом 3, который проектирует изображение растровой щкалы на светочувствительную поверхность формирователя 4, который представляет из себя Набор расположенных в один ряд фотоэлементов. Опрос элементов формирователя 4 осуществляется последовательно от первого до последнего. С этой целью формирователь 4 содержит свой регистр сдвига. Шаг нанесения щтрихов на щкале выбирается таким, чтобы он был мень ще длины светочувствительной части формирователя 4. При считывании информации с формирователя 4, т. е. при последовательном сдвиге ее в регистре, на его выходе появляется видеоимпульсы от тех ячек, которые освещены. Для определенности предположим, что щтрихи светлые. Тогда на выходе формирователя 4 видеоимпульсы появятся от тех ячеек, на которые спроецированы щтрихи. Если за время между двумя считываниями происходит сдвиг растровой щкалы относительно формирователя 4, то щтрих сместится в ту или другую сторону. Зная положение видеоимпульсов при предыдущем считывании и их текущее положение, можно определить приращение, выраженное в количестве импульсов, а значит и определить истинное смещение, поскольку расстояние между ячейками ЛФВС строго фиксировано и известно. Управление режимом записи информации в регистр и ее сдвиг в регистре на выходе формирователя 4 осуществляется с помощью синхрогенератора 6. При поступлении сигнала с выхода синхрогенератора 6 на вход формирователя 4 информация об изображении переписывается в его выходной регистр. Сдвиг информации производится под действием тактовых импульсов синхрогенератора 6. Пусть при этом от щтрихов соответствует уровень логической единицы «1. Видеосигнал с выхода формирователя 4 поступает на элементы И 12 и 13, а также на вход элемента 7 задержки, который осуществляет задержку его на время, равное одному периоду сканирования изображения, т. е. периоду следования импульсов записи, поступающих с выхода синхрогенератора 6. При этом число сдвигающих импульсов, поступающих на другой вход фор.мирователя 4 за время между двумя импульсами записи, должно быть не меньще числа ячеек формирователя 4. С приходом импульса записи с синхро енератора 6 информация об изображении записывается в выходной регистр формирователя 4. Одновременно триггер 8 установится в состояние «1. По окончании импульса запись информации из регистра сдвигается на выход формирователя с приходом каждого импульса сдвига (тактового импульса), поступающего с другого выхода синхрогенератора 6. Триггер 9 перейдет в состояние «I только после того, как на выходе формирователя 4 и на выходе элемента 7 задержки сигналы совпадут, т. е. на всех входах элемента И 12 при этом будет состояние «1. Триггер 9, перейдя в состояние «1, откроет по одному из входов элементы И 13, 14 и 15 и подготовит их к пропусканию сигналов тактовой частоты с синхрогенератора 6. Если при этом видеосигнал с выхода формирователя 4 опережает по фазе видеосигнал с выхода элемента 7 задержки, то импульсы тактовой частоты приходят на выход элемента И 13 и далее на суммирующий вход счетчика 16, так как видеосигнал с выхода элемента 7 задержки подается на вход элемента И 13 через инвертор 11. Если видеосигнал с выхода формирователя 4 запаздывает относительно видеосигнала с выхода элемента 7 задержки, то импульсы тактовой частоты проходят через открытый элемент И 14 на вычитающий вход счетчика 16. Импульсы тактовой частоты проходят на выход элементов И 13 или 14 до тех пор, пока присутствует видеосигнал на выходе элемента 7 задержки или на выходе фор