Устройство для измерения смещения объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в бесконтактных датчиках измерения линейных и угловых перемещений различных объектов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет измерения смещения объекта от первоначального положения. При перемещении объекта световая марка перемещается по светочувствительным площадкам фотоприемника, преобразующего распределение освещенности с помощью блока выборки в видеосигнал. В исходном положении объекта опорный видеосигнал запоминается блоком памяти . При перемещении объекта относительно исходного положения разностный видеосигнал выделяется дифференциальным усилителем и поступает на блок измерения временного интервала между разнополярными импульсами , выделяющий временной интервал, пропорциональный смещению объекта относительно первоначального положения . Временной интервал заполняется имп ульсами, поступающими из блока управления, и подсчитывается счетчиком . Величина перемещения объекта и знак перемещения индицируется регистратором . 4 ил. с в Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЯИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 G 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ".„ " l

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ (ig (21) 3894749/24-28 (22) 08.04.85 (46) 23.09.86. Бюл. № 35 (71) Алтайский политехнический институт им. И.И. Ползунова (72) П.И. Госьков и В.И.Грозов (53) 53 1.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 798483,,кл. G 01 В 21/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1067352, кл. G 01 В 21/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в бесконтактных датчиках измерения линейных и угловых перемещений различных объектов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет измерения смещения объекта от первоначального положения. При перемеще„„SU„„1259112 А 1 нии объекта световая марка перемещается по светочувствительным площадкам фотоприемника, преобразующего распределение освещенности с помощью блока выборки в видеосигнал. В исходном положении объекта опорный видеосигнал запоминается блоком памяти. При перемещении объекта относительно исходного положения разностный видеосигнал выделяется дифференциальным усилителем и поступа" ет на блок измерения временного интервала между разнополярными импульсами, выделяющий временной интервал, пропорциональный смещению объекта

С2 относительно первоначального положения. Временной интервал заполняется импульсами, поступающими из блока управления, и подсчитывается счетчиком. Величина перемещения объекта и знак перемещения индицируется ре- Я гистратором. 4 ил.

125911 2

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения смещения объектов от первоначального положения.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет измерения смещения объекта от первоначального положения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, на.фиг. 2— функциональная схема блока управления; на фиг, 3 — принципиальная схема блока памяти, на фиг. 4 — временные диаграммы сигналов, формируемых на выходах отдельных блоков

1 и узлов устройства.

Устройство содержит оптически связанные источник 1 света, состоящий из излучателя и диафрагмы 3, фотоприемник 4, выполненный на осно- ве прибора с зарядовой связью, блок

5 управления, выходы которого соединены с синхрониэирующими входами фотоприемника 4, состоящий (фиг. 2) из генератора 6, кольцевого счетчика 7, счетчика 8, формирователя 9 импульсов фазы сброса, формирователи

10 импульсов фазы разрешения, формирователя 11 импульсов фазы фотозатвора и формирователя 12 импульсов начала и конца строки, блок 13 выборки, вход которого подключен к выходу фотоприемника 4, синхронизирующий вход подключен к выходу блока

5 управления, блок 14 памяти, вход которого подключен к выходу блока

13 выборки, синхронизирующие входы подключены к выходам блока 5, состоящий из аналого-цифрового преобразователя 15, синхронизированного переключателя 16, оперативного запоминающего устройства 17 и цифроаналогового преобразователя 18, дифференциальный усилитель 19, входы которого подключены соответственно к выходу блока 13 выборки и блока 14 памя-. ти, блок 20 измерения временного интервала между разнополярными импульсами, вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя

19, состоящий из компараторов 21-24,,элементов И 25 и 26, 2 -триггеров

27 и 28 элемента ИЛИ 29 и двух

R8-триггеров 30 и 31, счетчик 32,,разрешающий и синхронизирующий входы которого подключены соответственно к выходу блока 20 измерения времен-. ного интервала между разнополярными импульсами и блока 5 управления, регистратор 33, входы .которого подключены к выходу счетчика 32, выходам блока 20 измерения временного

5 интервала между разнополярными импульсами и выходу блока 5 управления, состоящий из регистра 34 памяти, цифрового индикатора 35 и индикатора

36 знака смещения. Измеряется смещение объекта 37, связанного с источником 1 света.

Устройство работает следующим образом.

Излучатель 2 источника 1 света

15 освещает диафрагму 3, которая формирует узкий световой лоток на поверхность фотоприемника 4. Источник 1 света механически связан с .объектом

37, поэтому при смещении его проис20

30

55 ходит перемещение светового пятна, . сформированного излучателем 2 и диафрагмой 3, по поверхности фотоприемника 4. Блок 5 периодически формирует сигналы q 1 у2 и (p3 кольцевым счетчиком 7, уй формирователем 9 фазы сброса, SR сформирователем 10 фазы разрешения, Ф 3 формирователем fi фазы фотозатвора для опроса фотоприемника 4, на выходе которого формируются видеоимпульсы, огибающая которых пропорциональна распределению интенсивности освещенности от источника 1 света.

Сигналы, снимаемые с фотоприемника 4, поступают на вход блока 13 выборки. Поступление сигналов синхронизировано импульсами с блока 5 управления для получения непрерывного, ступенчато изменяющегося напряжения, которое необходимо для нормального функционирования анало го-цифрового преобразователя 15, на вход которого поступает сигнал от блока „13 выборки.

С выхода преобразователя 15 сигнал в цифровом виде при замкнутом переключателе 16 поступает в оперативное запоминающее устройство 17, где и хранится на протяжении всего времени измерения без перезаписи.

После запоминания строки изображения фотоприемника 4 переключатель 16 отключает устройство 1? от преобразователя 15 и устройство из режима "Установка на контроль" переводится в режим контроль, в котором происходит .сравнение видеосигна1259

3 лов из преобразователя 18 и блока 13.

Сигналы с выхода блока 13 выборки и оперативного запоминающего устройства 17 через цифроаналоговый пре- 5 образователь 18 синхронизированно поступают на дифференциальный усилитель 19. Синхронизация осуществляется блоком 5 управления, в результате которой происходит последователь- 1О ное поступление сигналов с этих блоков.

При смещении объекта 37 с источником 1 света на выходе дифференциального усилителя 19 появляется разнополярный сигнал, характер которого зависит от направления смещения объекта 37 и не зависит от темнового тока фотоприемника 4 и фона. При отсутствии смещения объекта 37 сигнал на выходе дифференциального усилителя 19 отсутствует.

При смещении объекта 37 влево (фиг. 2 U,1 ) с выхода дифференциального усилителя 19 снимается сиг- S нал U, <,1, по положительному импульсу которого срабатывают компараторы

21 и 24.Компаратор 21 устанавливает через элемент И 25 Ы -триггер 27 и RS -триггер 31 в единичное состояние на прямом выходе, которое через элемент ИЛИ 29 разрешает счет импульсов заполнения 0 тактового генератора 6 счетчику 32. Компаратор 24 не изменяет состояние Э -триггера

28, так как в начальном состоянии на прямом выходе 2 -триггеров 28 присутствует логический 0 . По отри-. цательному импульсу срабатывают компараторы 22 и 23. Компаратор 23 ус- 4О танавливает П. -триггер 27 в нулевое состояние, которое через элемент ИЛИ 29 запрещает счет счетчику

32. 3 -триггер 28 не изменяет состояния, так как импульс от компаратоt ра 22 не проходит через элемент

И 26, установленный в состояние

"Запрет" 35 триггером 31 при срабатывании компаратора 21.

По импульсу окончания строки 50

U < > цифровой код счетчика 32 и состояния З -триггеров 30 и 31 записываются в регистр 34 памяти. Информация, записанная в регистре 34 памяти, высвечивается на цифровом 55 индикаторе 35 и на индикаторе 36 знака смещения до следующего импульса окончания строки U, < 1, по кото112 4 рому происходит перезапись информации в регистре 34 памяти. Знак смещения сигнала соответствует логическим состояниям 85 -триггеров 30 и 3 1. Например, при смещении объек- та влево на выходе триггера 3 1 фор" мируется логическая "1", которая через регистр 34 отображается на индикаторе 36 знака смещения.

При смещении объекта 37 с источником 1 света вправо(U,„<,}1 срабатывают компараторы 22 и 23, при этом на прямом выходе З -триггера 28 устанавливается логическая " 1", которая через элемент ИЛИ 29 разрешает счет импульсов заполнения счетчику 32. На прямом выходе 89 -триггера 30 также устанавливается единичное состояние U q<,1 а инверсный выход R5 -триггера 30 запрещает прохождение импульсов с компаратора

21 на 5 -вход Э -триггера 27 через элемент И 25. При поступлении положительного импульса (О, „>)с выхода дифференциального усилителя

19 срабатывают компараторы 21 и 24, при этом 3 -триггер 28 устанавливается в нулевое состояние и запрещает через элемент ИЛИ 29 за счет импульсов заполнения (Щ счетчику

32 ° T) -триггер 27 при смещении 37 с источником 1 света вправо не сработает, так как поступление импульсов на 5 -вход запрещено инверсным выходом RB -триггера 20 через элемент И 25. По окончанию опроса фотоприемника 4 формирователем 12 вырабатывается импульс, по которому происходит перезапись цифрового Кода счетчика 32 и состояний RS -триггеров 30 и 3 1 в регистр 34 памяти.

Информация, записанная в регистр 34 памяти, отображается на цифровом индикаторе 35 и на индикаторе 36 знака смещения.

Таким образом, код и выходе счетчика 32 пропорционален смещению объекта 37.от первоначального положения, а состояния прямых выходов

RS -триггеров 30 и 3 1 определяют знак смещения, что и отражается регистратором 33.

Блок 14 памяти работает следующим образом.

С выхода счетчика 7 поступают фазные импульсы на устройство 17, которое формирует импульсы для запуска аналого-цифрового преобразова1259112

5 теля. Видеосигнал, поступающий на вход аналого-цифрового преобразователя 15 от блока 13 выборки, преобразуется в цифровой эквивалент, который по импульсу "Конец преобразования" блока 15 записывается в микросхемы памяти устройства 17.

Запись цифрового эквивалента. осуществляется при наличии импульса разрешения от переключателя 1б. Формирование импульса разделения с переключателя 16 осуществляется нажатием кнопки "Установка на контроль" и синхронизируется импульсом начала строки от формирователя 12.

Таким образом, переключатель 16 дает разрешение записи всей строки фотоприемника 4 в устройство 17 и при приходе второго импульса начала строки переключатель 16 запрещает запись информации в устройство 17.

После записи информации в устройство 17 синхронно с опросом фотоприемника 4 осуществляется считывание записанной информации из устройства

17. Синхронизация осуществляется за счет сброса счетчиков устройства 17 по окончанию строки импульсом от формирователя 12 и тактированием этих счетчиков импульсами фазных сигналов фотоприемника 4, которые поступают из счетчика. 7. Цифровой эквивалент видеосигнала поступает с выхода устройства 17 на цифроаналоговый преобразователь 18, где преобразуется в аналоговый сигнал, который поступает на вход дифференциального усилителя 19.

Использование предлагаемого устройства позволяет измерять величину смещения положения объекта от перво— начального положения и определять знак смещения независимо от перноначального положения объекта относительно фотоприемника.

Формула изобретения

10 Устройство для измерения смещения объекта, содержащее оптически связанные источник света, фотоприемник, выполненный на основе прибора с зарядовой связью, блок выборки, вход ко15 торого подключен к выходу фотоприемника, блок измерения временного интервала, счетчик, регистратор, вход которого подключен к выходу счетчика, блок управления, выходы которого сое20 динены с синхронизирующими входами. фотоприемника,, блока выборки, блока измерения временного интервала и счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения смещения объекта от первоначального положения, оно снабжено блоком памяти, вход которого подключен к выходу блока выборки, дифференци30 альным усилителем, входы которого подключены соответственно к выходу блока выборки и блока памяти, блок измерения временного интервала выполнен в виде блока измерения временного интервала между разнополярными импульсами, вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя.

1 259112

1259112 (3m Бялика 4

0m Ьлоко 7

От блока Ы Ага

Составитель Т.Айсин

Техред И.Попович

Корректор И.Максимишинец

Редактор И.Шулла

Заказ 5112!39

Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул.Проектная, 4