Оптический способ измерения перемещения с помощью масштабной линейки и устройство для его осуществления — SU 1585676 (original) (raw)
(46) 15.08.90, Бюп. (72) Я,М,Отчик, М.Ф. С.М.Рузин, В,Т.Синож и А.В.Трофимов (53) 53 1.7 (088.8) (56) Патент ФРГ Р 34 кл. С 01 В 11/02, 19 кворцов,нко 7065. 54) ОПТИЧ ЕМЕЩЕНИЯКИ И УСТР ЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕС ПОМОЩЬЮ МАСШТАБНОЙ ЛИНЕЙЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕ 57) Изоб ельной т тение о осится к измериью изобретенияочности измереия погрешностей,ьной идентификанике,вышени вляется ий за с т устран связанных неправи ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР цией штриха масштабной линейки. Устройство для измерения перемещения с помощью масштабной линейки содержит строчный преобразователь 3, на который проецируется изображение не менее двух интервалов шкалы масштабной линейки 1. Первый штрих, появляющийся в развертке, анализируется на истинность анализатором 4 истинности и, если он одобряется по выбранным параметрам, от него отсчитывается известный интервал с помошью форми-. рователя 5 строба, т.е. определяется место расположения второго штриха, который выделяется с помощью схемы 6 выборки. Вычислитель 7 определяет смещение второго штриха относительно 3 линейки строчного преобразователя 3, т.е, перемещение объекта 2 с. из.п.ф-лы, 1 С:Изобретение относится. к измерительной технике и может быть исполь-,зовано для определения перемещенияобъектов с помощью масштабной линей 5ки,Цель изобретения - повышение точности измерения за счет устраненияпогрешностей, связанных с неправильной идентификацией штриха масштабной линейки.На чертеже приведена блок"схемаустройства, реализующего способ.Устройство для измерения перемещений с помощью масштабной линейки,реализующее способ, содержит масштабную линейку 1, предназначеннуюдля установки на объекте измерения,оптически связанные оптическую систе"му 2 и строчный преобразователь 3,анализатор 4 истинности, формирователь 5 строба, счетныйвход которого соединен с управляющим выходомстрочного преобразователя 3 и счетным входом анализатора 4 истинности, 25управляющий .вход соединен с выходом.анализатора 4 истинности, схему6 выборки, информационный входкоторой соединен с информационнымвыходом строчного преобразователя 3и информационным входом анализатора4 истинности, вычислитель 7, информа ционный вход которого соединен к выходом схемы 6 выборки, управляющийвход соединен с управляющим входомсхемы 6 выборки и выходом Формирователя 5 строба.Анализатор 4 истинности выполненв виде последовательно соединенныхФормирователя 8 поэлементной разности, вход которого является информа. ционным входом анализатора 4 истинности, инвертора 9, порогового детектора 10 и анализатора 11 длительнос- .ти, счетный вход которого является45счетным входом анализатора 4 истинности, детектора 12 нуля, управляющий вход которого соединен с выходоманализатора 11 длительности, последовательно соединенных интегратора13, информационный вход которого сое Одинен с информационным входом детектора 1 нуля и выходом инвертора 9и детектора 14 амплитуды, управляющий вход которого соединен с управляющим входом интегратора 13, выходом 55детектора 12 нуля и вторым входоманализатора 11 длительности, выход -соединен с управляющим входом анализатора 11 длительности и является выходом анализатора 4 истинности.,Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.Участок шкалы масштабной линейки 1, содержащий не менее двух полных интервалов, периодически проецируется (с помощью засветки с частотойЗтЕ 3 в , где ч - скорость перемещенияа з - интервал шкалы масштабной линейки 1) с помощью оптической системы 2 на линейку Фоточувствительных элементов строчного преобразователя 3, в качестве которого использован линейный Фоточувствительный прибор с зарядовой связью (ЛФПЗС) с узлом считывания и схемой управления. Видеосигнал со строчного преобразователя 3, поступает на формирователь 8 поэлементной разности, на выходе которого формируется его производная, которая инвертируется на инверторе 9 и поступает на входы порогового детектора 10, детектора 12 нуля и интегратора 13.Если производная от сигнала превьппает установленный на пороговом детекторе 10 уровень, запускается анализатор 11 длительности. Анализатор 11 длительности выполнен на ос" нове счетчика с предустановкой, Запуск анализатора 11 длительности производится по одному из установочных входов, при этом в счетчик заносится код, равный половине от числа фоточувствительных элементов ЛФПЗС, перекрытых изображением штриха масштабной линейки 1.В момент занесения кода изменяется уровень на выходе переполнения счетчика анализатора 11, разрешая работу детектора 12 нуля и вычитание импульсов частоты Г иэ кода, занесенного в счетчик анализатора 11, при этом1т Тфгде Т - период квантования видеосигнала.Если к моменту возникновения переполнения счетчика анализатора 11 длительности код, занесенный в счетчик, становится меньше нуля и до этого момента не произошел переход производной видеосигнала через "0", сигнал5 1585676 6 воспринимается как помеха, анализатор анализируют содерж 11 длительности запрещает работу депо заданным критер тектора 12 "О" и прекращает счет . перемещение объект тактовой частоты, схема ожидает ново- ложения иэображени го срабатывания порогового детектора ного участка, о т 10. Если до возникновения переполнес я тем, что, с ц ния счетчика анализатора 11 длитель- ности измерений, о ности произошел переход производной ку изображения уча видеосигнала через "О", срабатывает держащего не менее детектор 12, он производит перезанос штрихов, из анализ кода в счетчик анализатора 11 дли- нала выделяют част тельности и снимает запрещающйй сиг- заданным критериям нал с управляющего входа интегратора ха, формируют зада 13. С выхода интегратора 13 сигнал, 15 интервал, соответс пропорциональный амплитуде видеосиг- между штрихами, по нала, поступает на вход детектора 14 го выделяют часть амплитуды. При возникновении пере- ответствующую иэобр полнения счетчика анализатора 11 дли- го штриха выделенн тельности запрещается работа детекто его смещению опред ра 12, срабатывает детектор 14 ампли- положения изображе туды, фиксируя свое состояние, и сбра. Устройство дл еывается интегратор 13. Если амплчту- мещения с помощью да видеосигнала находится в заданном ки, содержит масшт диапазоне, что свидетельствует о на назначенную для ус личии штриха, на выходе детектора 14 измерения, оптичес амплитуды устанавливается уровень, ческую систему и с запрещающий работу анализатора 11 дли- ватель и вычислит тельности, запускающий формирователь ю щ е е с я тем, ч 5 строба и разрешающий работу вычисли шения точности, оно теля 7. Формирователь 5 строба отсчи- тором истинности, тывает заданное количество импульсов строба и схемой вы частоты и формирует строб на время рого соединен с ин длительности видеосигнала от следую- дом вычислителя, у щего штриха масштабной линейки 1, ко- схемы выборки соед35торый поступает на управляющий вход мирователя строба схемы 6 выборки. При этом видеосигнал дом вычислителя, ин от штриха масштабной линейки 1 посту- схемы выборки соед пает на вход вычислителя 7, который ным выходом строчно вычисляет его положение относительно 40 ля и информационнь шкалы строчного преобразователя 3, ра истинности, счеЗасветка с заданной частотой обес- соединен с управля печивает воэможность определить пеРе-. ного преобразовател мещение одного и того же (выбранного) формирователя строб штриха в пределах расстояния, равно тора истинности сое45го интервалу шкалы масштабной линей- ющим входом формир ки 1, Пля определения полного значе. Устройство по ния перемещения ведется счет этих ин- ч а,ю щ е е с я т тервалов. ы олнен 50Формула изобретения 1. Оптический способ измерения перемещения с помощью масштабной линейки, заключающийся в том, что периодически осуществляют развертку изображения выделенного участка штриховой шкалы масштабной линейки по направлению измеряемой координаты,ание видеосигналаиям, определяюта по изменению поя штриха, выделенл и ч а ю щ и йелью повышения точсуществляют раэверт.стка линейки, сотрех изображенийируемого видеосиг-:ь, соответствующуюиэображения штринный временнойтвующий расстояниюокончанию которовидеосигнала, соажению следующеого участка, и поеляют изменениения первого штриха.я измерения перемасштабной линейабную линейку, предтановки на объекте .ки связанные оптитрочный преобразоель, отличато, с целью повыснабжено анализайормирователемборки, выход котоформационным вхоправляющий входинеи с выходом фори управляющим вхоформационный входинеи с информационго преобразоватепк входом аналиэатотный вход которогоющим выходом строчя и счетным входома, а выход аналиэадинен с управляователя строба,п. 2, о т л и -ем, что анализатор истинности в п в виде формирователя поэлементной Разности, вход которого является информационным входом анализатора истинности, последовательно соединенных инвертора, вход которого соединен с выходом формирователя поэлементной разности, порогового детектора и анализатора длительности, счетный вход которого является счетным входом анализатора истинности, детектора нуля, управлякиций1585676 Составитель С.КонюховТехред Л.Сердюкова Корректор С,Шекмар Редактор Л.Пчолинская Заказ 2321 Тираж 488 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 вход которого соединен с выходом анализатора длительности, последовательно соединенных интегратора, информационный вход которого соединен с информационным входом детектора нуля и выходом инвертора и детектора амплиту ды, управляющий вход которого соединен с управляющим входом интегратора, выходом детектора нуля и вторым входом анализатора длительности, а выход детектора амплитуды соединен с управляющим входом анализатора длительности и является выходом анализатора истинности.