Устройство для снятия отсчетов

Устройство для снятия отсчетов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к устройствам для автоматических угловых измерений . Цель изобретения - повышение точности. Со знаковых выходов реверсивных счетчиков 16 цепей 17 преобразования снимаются сигналы, соответ ствующие знаку числа, находящегося в счетчике 16, которые совместно с сигналами с выходов элементов И 13 цепей 17 преобразования объединяются суммирующим устройством 24, в результате чего с выхода последнего снимается пачка счетных импульсов, равная алгебраической сумме пачек счетных импульсов от цепей 17 преобразования. Сигнал со знакового выхода суммирующего устр-ва 24 поступает на вход регистрирующего устр-ва 26, а сигнал с числового выхода предварительно поступает на вход триггера 25 со счетным входом. В результате на его выходе формируется пачка импульсов, число которых соответствует среднему значению сдвига муаровой картины, которая также поступает на вход регистрирующего устр-ва 26. 3 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) (51)4 G 01 С

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4082620/24-10 (22) 14.05.86 (46) 30.01.88. Бюл. М 4 (71) Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (72) Ю.Б.Парвулюсов и Г.В.Жеболдов (53) 528.087.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 315918, кл. G 01 С 1/02, 1974.

Авторское свидетельство СССР

У 802782, кл. G 01 С 1/06, 02.01.79. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНЯТИЯ ОТСЧЕТОВ (57) Изобретение относится к устройствам для автоматических угловых измерений. Цель изобретения — повышение точности. Со знаковых выходов реверсивных счетчиков 16 цепей 17 преобразования снимаются сигналы, соответ— ствующие знаку числа, находящегося в счетчике 16, которые совместно с сигналами с выходов элементов И 13 цепей 17 преобразования объединяются суммирующим устройством 24, в результате чего с выхода последнего снимается пачка счетных импульсов, равная алгебраической сумме пачек счетных импульсов от цепей 17 преобразования.

Сигнал со знакового выхода суммирующего устр-ва 24 поступает на вход регистрирующего устр-ва 26, а сигнал с числового выхода предварительно поступает на вход триггера 25 со счетным входом. В результате на его выходе формируется пачка импульсов, число которых соответствует среднему значению сдвига муаровой картины, которая также поступает на вход регистрирующего устр-ва 26. 3 ил.

1 137

Изобретение относится к геодезическому приборостроению, в частности к устройствам для автоматических угловых измерений.

Цель изобретения — повьш ение точности.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — последовательность формирования сигналов в цепи преобразования схемы точного отсчета на фиг.3 последовательность формирования сигнала в цепи генератора опорного напряжения.

Устройство содержит источник 1 излучения, конденсатор 2, лимб 3 с нанесенными на него кодовыми дорожками грубого отсчета и штрихами радиального растра, блок 4 грубого отсчета, блок формирования изображений диадиаметрально противоположных участков растра в плоскости сканирования, включающий блок 5 оптического совмещения, объектив 6 и разделительную призму 7, штриховые решетки 8, расположенные вблизи плоскости сканирования, блок сканирования, включающий сканирующие элементы 9 в виде приборов с зарядовой связью (ПЗС), генератор 10 считывающих импульсон (ГСИ), две цепи

17 преобразования системы точного отсчета, каждая из которых содержит з усилитель 11, пороговый элемент 12, логический элемент И 13, дополнительные элементы И 14 и 15 и реверсивный счетчик 16. Устройство также содержит счетчик 18, дешифратор 19 и элемент И-НЕ 20, первый триггер 21 и инверсный RS-триггер 22. Элементы

18, 19 и 22 составляют генератор 23 опорного напряжения. Кроме того, в устройство включены сумматор 24, триггер 25 со счетным входом, регистратор 26 и блок 27 управления.

Устройство работает следующим образом.

Изображения диаметрально противоположных участков растра, нанесенного на лимбе 3, формируются блоком 5 оптического совмещения, объективом 6 и разделительной призмой 7 на штриховых решетках 8, в результате чего в плоскости сканирующих элементов образуется комбинационная картина с синусоидальным распределением освещенности, сдвиг которой на один период соответствует повороту кодового циска на один шаг младшего разряда кодо0459

2 вой цорожки. При этом, если точный отсчет равен нулю, то минимум освещенности находится точно в центре чувствительной площадки ПЗС 9. При

5 повороте лимба 3 в пределах элемента младшего разряда кодовой дорожки минимум в плоскости сканирующего блока смещается в зависимости от направления поворота, в ту или иную сторону.

Задачей системы точного отсчета является определение величины и направления смещения минимума освещенности в комбинационной картине.

Так как последовательность преобразования информации с выхода обоих

ПЗС аналогична, то достаточно рассмотреть этот процесс в одной из цепей преобразования.

Попадая на ПЗС, световой поток вызывает накопление зарядов под чувствительными элементами ПЗС и воэникновение потенциалов, величина которых пропорциональна освещенности то25 го или иного элемента. На вход ПЗС 9 подается последовательность импульсов U с ГСИ 10 (фиг. 2), в результате чего на выходе ПЗС 9 формируется сигнал U в виде пачки импульЬ

З0 сов с амплитудой, изменяющейся в соответствии с изменением интенсивности комбинационной картины, т.е. по синусоидальному закону. Зта пачка импульсов далее поступает в цепь 17 преобразования, где усиливается уси35 лителем 11 и подается на пороговый элемент 12, выполненный, например, на основе интегрального компаратора напряжения. Пороговый элемент 12 ог4 раничивает амплитуду пачки импульсов снизу, пропуская лишь те импульсы, амплитуда которых больше по величине, чем полуразность их максимального и минимального значений. Вследствие, этого на выходе порогового элемента

12 формируется сигнал U в виде пос3 ледовательности импульсов постоянной амплитуды, которая поступает на элемент И 13. На второй вход элемента

И 13 подается прямоугольное напряжение Пд с генератора 23 опорного напряжения.

Принцип формирования прямоугольного напряжения состоит в следующем., Генератор 23 опорного напряжения включает в себя счетчик 18, дешифратор 19 и инверсный RS-триггер 22, На счетчик 18 с ГСИ 10 подается та же пачка импульсов U, = U;,, что и на

3 1370459

4 сканирующие элементы 9 (фиг. 3). Счет- шения минимума относительно среднего чик 18, работаюший в качестве дели- положения. С этой целью сигнал Б5 теля, последовательно делит иоступа- с выхода элемента И 13 (рис. 2) посющие на него импульсы, в результате тупает на вход суммирующего арифмечего на его выходе формируется шест- тического устройства и на входы панадцать импульсов П и с равными про- раллельно включенных элементов И 14 межутками между ними, причем первый и 15, на вторые входы которых постуимпульс формируется по истечении пает сигнал с триггера 21, который

1/16 цикла считывания а последний—

> 10 работает следующим образом. На один в конце цикла считывания. Эти импуль- из его входов в начале каждого цикла сы подаются на вход дешифратора 19. считывания поступает сигнал U с

В первоначальном состоянии на всех блока 21 управления. При этом тригшестнадцати выходах дешифратора 19 гер 21 переключается и сигнал U с (за исключением нулевого) имеется

15 него поступает на элемент И 14. Втосигнал U,-, соответствующий логичес- рой вход триггера 21 соединен через кой единице. После поступления на элемент И-НЕ 20 с,восьмым выходом вход дешифратора 19 первого импульса дешифратора 19, сигнал U с которого со счетчика 18 на нулевом выходе де- переключает триггер 21 спустя половишифратора 18 появляется единица, а ну периодасчитывания, а сигнал с посноль формируется на первом выходе. леднего поступает на вход элемента

После поступления второго импульса И 15. В результате этого на выходе ноль формируется на втором выходе, элемента И 14 U

Ч а на первом появляется единица и т.д. (пачка импульсов N ), а на выходе

Четвертый выход дешифратора 19 сое- 25 элемента И 15 — сигнал U, (пачка имдинен с Я-входом инверсного RS-триг- пульсов N ). Оба этих сигнала постугера 22, а двенадцатый выход — с его пают на входы реверсивного счетчика

R âõîäîì. 16, причем сигнал с выхода элемента

В начале цикла считьп;ания сигнал 11 14 поступает на суммирующий вход есть на обоих входах RS-триггера 22 0 реверсивного счетчика 16, а сигнал и, следовательно, на его выходе сиг- с выхода элемента И 15 — на его вынала нет. Как только на четвертом читающий вход. В зависимости от чисвыходе дешифратора 19 сформируется ла импульсов в пачках, поступающих ноль, RS-триггер 22 открывается и на на суммирующий и вычитающий входы выходе генератора 23 опорного напря- счетчика 16, и определяется смещение жения появляется сигнал U - = U . минимума. Если минимум смещается

>>

Этот сигнал имеет место до тех пор, вправо (рис. 2а), то N + > N, т. е. пока не обнулится двенадцатый выход со знакового выхода счетчика 16 снидешифратора 19. Как только это про- мается сигнал, соответствующий смеизойдет RS-триггер 22 закроется и

40 щению минимума со знаком "+". Если сигнал на выходе генератора 23 опор- же минимум смещается влево (рис.2б), ного напряжения исчезнет. В резуль- то N > N+ и состояние знакового тате на выходе генератора 23 опорно- выхода меняется на противоположное го напряжения сформируется сигнал (например, логическая единица). При — в виде прямоугольного ме (4 45 отсутствии смещения минимума сигналы айдра с длительностью, равной поло- и U отсутствуют и состояние вине периода считывания, и отста- знакового выхода счетчика 16 безразющего от момента начала сканирования лично. Таким образом, со знаковых вына четверть периода (за начало ска- ходов реверсивньгх счетчиков 16 обеих нирования принимается момент поступ- цепей 17 преобразования снимаются

50 ления первого считывающего импульса). сигналы, соответствующие знаку числа>

Этот сигнал поступает на вход элемен- находящегося в счетчике, которые совта И 13, в результате чего на его местно с сигналами с выходов элеменвыходе образуется сигнал U5 в виде тов И 13 обеих цепей объединяются пачки импульсов, число которых соот- суммирующим арифметическим устройстветствует величине смещения минимума вом (сумматором) 24, в результате

55 .комбинационной полосы. Дальнейшее чего с выхода последнего снимается преобразование указанного сигнала пачка счетных импульсов, равная алпозволяет определить направление сме- гебраической сумме пачек счетных им35

45

55

5 13704 пульсов от двух цепей 17 преобразования. Далее по команде с устройства управления сигнал со знакового выхода суммирующего устройства (сумматора)

24 поступает непосредственно на вход регистрирующего устройства, а сигнал с числового выхода предварительно поступает на вход триггера 25 со счетным входом, в результате чего на его выходе формируется пачка прямоугольных импульсов, число которых соответствует среднсму значению сдвига муаровой картины, которая также поступает на вход регистрирующего устройства (регистратора) 26.

Фотоэлектрическая система блока

4 грубого отсчета, обеспечивающая считывание кодовых дорожек, нанесенных на лимбе 3, подключена к регистрирующему устройству непосредственно.

Перед началом каждого цикла считывания блок 27 управления подает управляющий сигнал íà "CH 10, а также приводит в исходное состояние счетчики 16 и 18, суммирующее арифметическое устройство (сумматор) 24 и триггер 21.

Предлагаемое устройство (в отличие от известных) позволяет получать результаты считывания положения подвижной части теодолита непосредственно в цифровой форме, что упрощает его совместную работу с ЭВМ и повышает надежность за счет отсутствия аналого-цифрового преобразователя. Применение ПЗС в качестве сканирующего блока упрощает конструкцию устройства, поскольку исчезает необходимость применения громоздкой фокусирующеотклоняющей системы и высоковольтного блока питания, обязательных для передающих телевизионных трубок.

Повышение точности измерений обеспечивается эа счет более высокого разрешения применяемого сканирующего блока.

Существующие в настоящее время линейные ПЗС имеют шаг расположения элементов менее 15 мкм. При использовании в оптической системе отсчетного устройства объектива.с соответствующим увеличением может быть применен

ПЗС с числом элементов, равным 1024.

Длина ПЗС при этом составит около

15 мм. Аналогичная по размерам чувствительной площадки передающая телевизионная трубка типа видикон имеет разрешение в центре около 600 линий

59 е

К переферии чувствительной площадки разрешение ухудшается.

Повышение быстродействия достигается за счет значительно меньшего времени накопления зарядов у ПЗС в сравнении с упомянутыми выше передающими телевизионными трубками типа видикон. Для линейных ПЗС оно не превышает 10 мс, и таким образом частота считывания составит около 100 Гц. У телевизионных трубок типа видикон она не превышает 25-30 Гц.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для снятия отсчетов, содержащее лимб с кодовыми дорожками и штрихами радиального растра, блок сканирования, блок формирования изображений диаметральных участков растра в плоскости сканирования, в которой размещена штриховая решетка, блок грубого отсчета, блок точного отсчета, связанный с блоком сканирования, генератор опорного напряжения и блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено генератором считывающих импульсов, сумматором, регистратором и двумя триггерами, блок сканирования выполнен в виде двух приборов с зарядовой связью, подключенных к генератору считывающих импульсов и связанных с соответствующими блоками точных отсчетов, каждый иэ которых выполнен в виде последовательно соединенных усилителя, порогового элемента, элемента И, выход которого подключен к входам двух дополнительных элементов И, связанных выходами соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, второй вход элемента И подключен к выходу генератора опорного напряжения, связанного с выходом генератора считывающих импульсов и выполненного в виде последовательно соединенных счетчика, дешифратора, и инверсного RS-триггера, связанного выходом с вторым входом элемента И, выход которого подключен к входу сумматора, связанного с выходом блока управления, вторые входы дополнительных элементов И связаны с соответствующими выходами первого триггера, один вход которого подключен к выходу блока управления, связанного с входом генератора считывающих импульсов, а второй через элемент

lllllllllll I Iltll!1II>tel

ШШШШШ1(111ШШИ Ю1 «II II!I I!

И-НЕ соединен с выходом дешифратора, выход реверсивного счетчика, подключенного входом к блоку управления; связан с сумматором, знаковый выход которого подключен к блоку регистраМававвав

1370459 8 ции, связанному с выходом блока грубого отсчета, а числовой выход соединен с вторым триггером, подключенным к соответствующему входу регистра5 тора.