Устройство для измерения угла поворота

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к фотоэлектрическим устройствам для точного измерения углового положения подвижных элементов, и может быть испсиьзовано в приборостроении, станке строении и робототехнике. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет параллельного дискретного съема информации. Устройство, содержаще установленный на валу элемент с развертывающим рисунком, позволяет за счет установки линейки фотоэлементов напротив поверхности с развертывающим рисунком и применения блока регистровой памяти с выводом центральной ячейки на схему сравнения обеспечить фиксацию фотоэлемента, регистрирующего симметричное положение края линии рисунка на плоскости фотоэлемента. .2 з.п. ф-лы, 3 ил. to

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5D 4 G 01 В 21/22.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

)I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ., „., К ABTOPCtCOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3788842/24-28 (22) 13. 07. 84 (46) 28.02.87. Бюл. У 3 ,(72) А.А. Колосов (53) 531.7(088.8) (56) Патент Великобритании

Р 1563200, кл. G 01 В 11/26, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА

ПОВОРОТА (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к фотоэлектрическим устроиствам для точного измерения углового положения подвижных элементов,.и может быть исиааьзовано в приборостроении, станко. строении и робототехнике. Целью изобретения является повышение точности измерений sa счет параллельного дискретного съема информации.

Устройство, содержащее установленный на валу элемент с развертывающим рисунком, позволяет sа счет установки линейки фотоэлементов напротив поверхности с развертывающим рисунком и применения блока регистровой памяти с выводом центральной ячейки на схему сравнения обеспечить фиксацию фотоэлемента, регистрирующего симметричное положение края линии рисунка на плоскости фотоэлемента. .2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1 1293491

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к фотоэлектрическим устройстьам для точного измерения углового положения подвижных элементов, и может быть использовано в приборостроении, станкостроении и робототехнике.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет параллельного дискретного съема информации.

На фиг. 1 дана схема установки фотоприемника в случае винтовой линии на фиг. 2 — то же, в случае спирали Архимеда, на фиг. 3 — схема обработки сигнала.

Устройство для измерения угла гговорота состоит из осветителя (не показан), вала 1 с элементом 2 с развертывающим рисунком 3, фотоприемника 4 в виде линейки фотоэлементов (например ПЗС) и схемы обработки сигнала, соединенной с фотоприемником

4 и содержащей последовательно соединенные усилитель 5 видеосигналов, аналого-цифровой преобразователь 6, блок 7 регистровой памяти, арифметика-логический блок 8 и индикатор 9, схему 10 сравнения, схему 11 выделе..:ния тактовых импульсов, подключенную к ее выходу и второму входу блока 8, элемент И 12, соединенный первым входом с выходом схемы 10 сравнения, а выходом — с вторым входом блока 7 регистровой памяти, средний элемент которого является входом схемы 10 35 сравнения, генератор 13 опроса, выходы которого соединены с входом фотоприемника 4 и вторыми входами соответственно аналого-цифрового преобразователя 6, элемента И 12, схемы 11 выделения тактовых импульсов и индикатора 9.

Устройство работает, следующим образоме

Осветителем освещается поверхность с развертывающим рисунком 3 в виде винтовой линии (спирали Архимеда или ее частей). Рисунок линии может также проецироваться на просвет.

Изображение рисунка проецируют 50 на светочувствительную поверхность фотоэлемента линейки фотоприемника

4. Угловой поворот элемента 2 с развертывающим рисунком приводит к смещению изображения линии вдоль фото- 55 элементов линейки.

Поскольку проекция иэображения линии проходит ряд фоточувствительных элементов под углом к его направлению, то значения видеосигнала от фотоэлементов, находящихся под изображением перехода светлое-темное,в схеме обработки сигнала запоминаются в блоке 7 регистровой памяти, построенной на сдвиговых регистрах, включенных последовательно друг за другом. Емкость памяти составляет М слоев и разрядность ее соответствует разрядности слов, кото-; рыми кодируется величина видеосигнала в аналого-цифровом преобразователе б, вход которого подключен через усилитель 5 к фотоэлементам, а выход - к блоку 7 регистровой памяти, выход которого подключен к входу арифметико-логического блока 8, который путем арифметической обработки значений видеосигнала определяет точное положение края линии с точностью до дробной доли шага фотоэлементов. Входящая в схему обработки

25 сигнала (цифровая) схема 10 сравнения определяет момент поступления в центральную ячейку блока 7 регистровой памяти значения видеосигнала, близкого к среднему значению и соответствующего, таким образом фотоэлементу, находящемуся в середине изображения края линии. Выход схемы 10 сравнения подключен через схему 11 к управляющему входу блока 7 регистровой памяти (к элементу И 12) и появление сигнала на нем прекращает сдвиги информации в памяти. При этом в блоке 7 регистровой памяти будут храниться значения видеосигнала от элементов, лежащих как под изображением темного участка, так и под изображением светлого участка линии поровну относительно изображения края линии, так как вход схемы 10 подключен к средней ячейке блока 7 регистровой памяти.

С целью устранения смаза изображения края линии на поверхности фотоэлементов при вращении вала 1 в осветителе устройства в качестве ис точника света используется полупроводниковый излучатель света, например, светодиод или лазерный диод, которые производят засветку рисунка в течение короткого времени. Засветка производится перед началом опроса фотоэлементов по команде от генератора 13 опроса, один из выходов которого подключен к управляющему входу осветителя (связь не показана). С

129349 1

Фиг. 2 целью увеличения числа отсчетов возможна последовательная установка линеек фотоэлементов. Оптимальным является установка нескольких линеек

В аналогичных пОзициях IIpH наличии 5 повторяющегося через равные угловые интервалы по кругу рисунка. В этом случае цилиндрическая поверхность может быть разделена образующими на одинаковые участки, в каждом из которых рисуется один и тот же отрезок винтовой линии. Поверхность основания может быть разделена на равные сектора, в каждом из которых рисуется Од н и тот же Отрезок спира- 15 ли Архимеда. При вращении вала 1 с элементом 2 фотоприемники просматривают поверхность участка за участком и определяют угловые координаты в пределах участка и всего круга.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения угла

25 поворота, содержащее оптически связанные осветитель и вал с элементом с развертывающим рисунком, нанесенным на боковую поверхность элемента или его основание, фотоприемник, оптически связанный поверхностью с развертывающим рисунком, и схему об- работки сигнала, соединенную с выхо- дом фотоприемника, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений,.фотоприемник 35 выполнен в виде линейки фотоэлементов, расположенной вдоль образующей. боковой поверхности элемента или вдоль радиуса его основания поверхности; а схема обработки сигнала выполнена в виде соединенных последовательно усилителя видеосигналов, аналого-цифрового преобразователя, блока регистровой памяти, арифметико-логического блока и индикатора, схемы сравнения, схемы выделения тактовых импульсов, соединенной с ее выходом и подключенной к второму входу арифметико-логического блока и управляющему входу блока регистровой памяти элемента И, первый вход которого соединен с выходом схемы сравнения, а выход — с вторым входом блока регистровой памяти, средний элемент которого является входом схемы сравнения, и генератора опроса, выходы которого соединены с входом фотоприемника и вторыми входами соответственно аналого-цифрового преобразователя, элемента И, схемы вьщеления тактовых импульсов и индикатора, а вход усилителя видеосигналов является входом схемы обработки сигнала.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, развертывающий рисунок нанесен на боковую поверхность элемента по винтовой линии.

3. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что развертывающий рисунок на основании элемента выполнен в виде спирали Архимеда или концентрически расположенных ее частей.

1293491

Составитель Е,Глазкова

Техред Л.Сердюкова Корректор И.Эрдейи

Редактор M.Òîâòèí

Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьгтий

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

Заказ 370/41

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