Способ измерения длин и углов и устройство для его осуществления

Способ измерения длин и углов и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности за счет повышения равномерности расстановки точек деления. периода при интерполировании шага дискретности преобразователя перемещений. Инерционность перемещаемых механических узлов в сочетании с малой протяженностью интерполируемых участков обеспечивает .высокую степень равномерности перемещения чувствительного элемента преобразователя, поэтому, учитывая стабильность заполняющей частоты, равно (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИК (я)з G 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕН.ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

5 .К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4809885/28 (22) 06.04.90 (46) 07.06.93. Бюл. ¹ 2Т (71) Научно-производственное объединение

"Исари" (72) В.M.Ñèõàðóëèäýå, Ш.В.Биркадзе, Н,В,Масловский и Г.В.Гагнидзе (56) 1. Федотов А,И. Технология автоматизированного нанесения штрихов и знаков.M.: Машиностроение,1977, с.259.

2. Гелашвили Н,В;, Биркадзе Ш.В., Курятов В.Н., Орлов М.В. Автоматизированная углоизмерительная система на базе кольцевого лазера. Измерительная техника, 1988. № 9.

3. Пивоварова Л.Н., Куликов Н.И. Фотоэлектрические преобразователи для измерения угловых и линейных перемещений.

„„5Q„„ 1820207А1

Оптико-механическая промышленность, 1974, № 8, с.64-72. (54) СПОСОБ. ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИН И УГЛОВ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измеритель- ной технике. Целью изобретения является повышение точности за счет повышения равномерности расстановки точек деления. периода при интерполировании шага дискретности преобразователя перемещений.

Инерционность перемещаемых механических узлов в сочетании с малой протяженностью интерпол ируемых участков .обеспечивает, высокую степень равномерности перемещения чувствительного элемента преобразователя, поэтому, учитывая стабильность заполняющей частоты, равно1820207

20 мерность дробления шага дискретности получается высокой. Изменение абсолютных значений скоростей укаэанных перемещений для различных периодов компенсируется. путем расчета дробной части как отношения количества заполняющих импульсов от начала или от конца периода до сигнала от контролируемого объекта к их количеству за этот период, Объект вместе с чувствительным элементом датчика 1 перемещений приводится в равномерное по возможности поступательное или вращательное движение, при этом на выходе датчика 1 формируется периодический сигнал, несущий информацию о величине перемещения объекта. Этот сигнал с помощью формирователей 2 и 3 коротких импульсов преобразуется в две последоваФ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерениях длин и углов, заданных с помощью многозначных мер в виде расстояний между штрихами линейных мер, углов между боковыми гранями угловых призматических мер или штрихами угловых лимбов и растров и т.д.

Целью изобретения является повышение точности измерения длин и углов путем повшения равномерности расстановки точек деления периода при интерполировании шага дискретности датчика перемещений, Цель достигается за счет того, что по способу измерения длин или углов, заключающемуся в том, что объект связывают с датчиком линейных или угловых перемещений, равномерно перемещают объект вдоль линии измерения, фиксируют моменты прохождения контролируемых элементов объекта относительно неподвижной отсчетной точки, а о величине измеряемых длин или углов судят по величинам соответствующих перемещений объекта, зафиксированных по выкодным сигналам датчика перемещений с интерполяцией шага дискретности последнего, операцию измерения осуществляют следующим образом: отдельно производят счет целого числа шагов дискретности датчика перемещений, укладывающихся в измеряемой величине, а для определения соответствующих дробных частей шагов дискретности датчика переметельности импульсов с тем же периодом, но сдвинутых относительно друг друга по фазе на 180 . По мере движения объекта относи0,j тельно узла 4 фиксации контролируемых элементов объекта на выходе формирователя 5 коротких импульсов возникают импульсы такие, что между каждой парой иэ них возникает несколько импульсов с формирователей 2 и 3. Импульсные информационные сигналы с формирователей 2, 3 и 5 используются для счета целого числа шагов дискретности датчика 1 перемещений в счетчике 7 и для определения временных эквивалентов текущих шагов дискретности и их дробных частей в интерполяторе б, Полученная информация подвергается окончательной обработке в вычислителе 9. 2 с, и 2 з,п.ф-лы, 3 ил. щений заполняют его выходной сигнал последовательностью импульсов с образцовой частотой повторения, в заданное число раз превышающей частоту повторения выходного сигнала датчика, подсчитывают количество заполняющих импульсов от начала или от конца периода выходного сигнала датчика, внутри которого возникает сигнал от контролируемого элемента объекта, до этого сигнала и количество заполняющих импульсов между отсчетными точками укаэанного периода и находят их отношение.

При применении предлагаемого способа высокая точность расстановки интерполирующих импульсов достигается за счет того, что внутри интерполируемых-участков, учитывая их малую протяженность. а также инерционность перемещаемых механических узлов, неравномерность перемещения чувстивительного элемента датчика практически отсутствует, поэтому благодаря стабильности заполняющей частоты равномерность дробления шага дискретности получается высокой, Изменение абсолютных значений скоростей этих перемещений для различных периодов комппенсируется за счет расчета дробной части как отношения указанных выше количеств импульсов..

30 Предлагаемый способ поясняется временными диаграммами на фиг.1, где а — временная последовательность узловых точек отсчета периодов выходного сигнала датчика; б — временное положение момента про1820207

10

35 фаз и т.п.

50 хождения чувствительным элементом датчика контролируемой координаты; в — временная последовательность высокочастотных заполняющих импульсов.

Суть предложенного способа заключается в следующем.

Начиная с некоторого момента времени

t< (который может быть любым, поскольку измерению подлежит разность координат относительно одной и той же отсчетной точки}, ведется подсчет числа периодов выходного сигнала датчика (последовательность а),. а также количество импульсов заполнения (последовательность в) между узловыми точками отсчета периодов сигнала преобразователя ni для каждого из этих периодов.

При появлении сигнала последовательности б фиксируются числа Кп или Кз, характеризующие временное расположение отсчетного импульса последовательности б относительно начальной или конечной узловой точки вбиочающего его в себя периода выходного сигнала датчика. При этом пространственная координата xl находится суммированием целой и дробной частей периода выходного сигнала датчика по формулам,.очевидным из фиг.1; х =(t+ — ) . с

Kit

ni или xi =((1+1) — — ) с. (1)

Kã

Al где с — цена деления шага дискретности датчика перемещений в измеряемых едини-цах, например микрометрах или угловых секундах.

По мере движения объекта измерения последовательно фиксируются согласно изложенному пространственные координаты х, х1,x2,...,õN... всех контролируемых элементов (штрихов, граней и т.п,) объекта измерения (всего (N+1) элементов).

Искомые длины или углы определяются как разности вышеуказанных координат по одной из формул: х1-xP,х2-х1: х3-х2, .;, XN xN-1 (2) или х1-хО, х2-хО; хЗ хо ;. xN-xO в зависимости от требуемой формы представления результатов измерений;

Известны устройства для измерения длин и углов, содержащие привод для перемещений объекта в направлении линии измерения, датчик линейных или угловых перемещений, чувствительный элемент которого связан с подвижной частью привода, перемещаемой вместе с частью привода. перемещаемой вместе с объектом, узел фиксации контролируемых элементов Объекта. установленный с возможнгстью фиксации моментов их прохождения относительно отсчетной оси узла, формирователи коротких импульсов датчика и узла фиксации, интерполятор шага дискретности датчика перемещений с блоком управления и последовательно соединенные блок буферной памяти, вычислитель и регистратор. В качестве примеров подобных устройств можно привести компаратор для абсолютных измерений штриховых линейных мер, в котором в роли датчика выступает интерферометр. основное зеркало которого размещается на подвижной каретке с измеряемой штриховой мерой, или растровое сопряжение, а прохождение контролируемых штри20 . хов фиксируется фотоэлектрическим микроскопом; устройство для измерения углов многогранных призм, в котором в качестве датчика используется кольцевой лазер, который вращается вместе с поверяемой многогранной призмой, а прохождение нормалями к граням призмы определенного направления фиксируется фотоэлектрическим автоколлиматором. В указанных устройствах интерполяторы шага дискретности датчика перемещений применяются с нелью повышения точности измерений и содержит в своем составе электронные схемы фиксации характерных точек первичного выходного сигнала датчика или расщепители его

Недостатком известных интерполяторов является относительно невысокая равномерность расстановки точек интеополирования (неравномерность деле40 ния первичного шага дискретности), что ограничивает повышение точности измерения.. Целью изобретения является повышение точности измерения длин и углов путем повышения равномерности расстановки точек деления периода при интерполировании шага дискретности датчика перемещений.

Цель в предлагаемом устройстве достигается за счет того, что устройство для измерения длин или углов, содержащее привод для перемещения объекта в направлении линии измерения, датчик линейных или угловых перемещений, чувствительный зле55 мент которого связан с подвижной частью привода, перемещаемой вместе с объектом, узел фиксации контролируемых элементов объекта. установленный с возможностью фиксации моментов их прохождения относительно отсчетной оси узла, первый и вто1820207 рой формирователи коротких импульсов тов И также объединены и образуют второй датчика, входы которых соединены с выхо- вход блока, счетный вход триггера является дом датчика, формирователь коротких им- третьим входом блока, а третьи входы четыnynbcos узла фиксации, вход которого рех элементов И объединены и образуют его соединен с выходом узла фиксации, интер- 5 управляющий вход, а блок определения вреполятор шага дискретности датчика пере- менных эквивалентов дробных частей шамещений с блоком управления и гов дискретности датчика перемещений последовательно соединенные блок буфер- выполнен в виде триггера с раздельными ной памяти„вычислитель и регистратор, . входами, элемента ИЛИ, выход которого соснабжено счетчиком целого числа шагов ди- 10 единеньгс первым входом триггера, а первый . скретности датчика перемещений, вход ко- вход является вторым входом блока, двух торого соединен с выходом одного из формирователей импульсов, двух элеменформирователей коротких импульсов датчи-, тов И и счетчика импульсов, выход которого ка, а интерполятор выполнен.в виде генера- являешься информационным выходом блока, тора образцовой частоты, блока 15,. при этом первый вход первого элемента И определения временных эквивалентов теку- объединен с первым входом элемента ИЛИ, щих шагов дискретности датчика переме- второй вход. объединен с вторым входом щений, первый, второй, и третий входы триггера. и является третьим входом блока, которого соединены соответственно с выхо- первый вход второго элемента И соединен дами генератора образцовой частоты и фор- 20 с выходом триггера, второй вход является. . мироватеЛей коротких импульсов датчика, и первым входом блока, выход соединен со блока определения временных эквивален-. счетным входом счетчика импульсов, вход.. . тов дробных частей шагов дискретности . первого формироватепя импульсов соедидатчика перемещений, первый, второй и нен с вторым входом элемента ИЛИ и c . третий входы которого соединены соответ- 25 входом "Установка "0" счетчика импульсов ственно с выходами генератора образцовой и является первым выходом блока, вход вточастоты, одного из формирователей корот- рого формирователя импульсов соединен с ких импульсов датчика и формирователя ко- выходом триггера, а выход является вторым . ротких импульсов устройства фиксации, .выходом блока. первый и второй выходы соединены соот- 30 На фиг.2 изображена функциональная ветственно с входами блока управления, уп- схема устройства для измерения длин и угравля.ющий вход которого соединен с лов с интерполятором шага дискретности одноименным выходом блока буферной па- датчика перемещений, где.1 — датчик линеймяти, выход соединен с управляющими вхо- ных или угловых перемещений, 2, 3, 5, 22, 23 дами блока определения временных 35 — формирователи коротких импульсов, 4 — . эквивалентов текущих шагов дискретности узел фиксации контролируемых элементов . датчика перемещенйй и блока буферной па- объекта, 6.—.- интерполятор шага дискретномяти, информационные входы которого со- сти датчика перемещений с блоком управлеединены соответственно с одноименными ния, 7 —, счетчик целого числа шагов выходами блоков определения временных. 40 дискретности датчика перемещений, 8— эквивалентов и счетчика целого числа шагов. блок буферной памяти, 9 — вычислитель, 10 дискретности датчика перемещений, блок — регистратор, 11 — генератор образцовой . определениявременныхзквивалентовтеку- чаСтоты, 12 — триггер со счетным входом, щих шагов дискретности датчика переме- 13 — 16, 21, 24 — логические элементы И, 17, щений выполнен в виде двух счетчиков 45. 18,25 — счетчики импульсов, 19, 26 — логичеимпульсов, выходы которых являются ин- ские элементы ИЛИ, 20, 27 — триггеры с формационными выходами блока, четырех раздельными входами. элементов И, выходы первого и третьего из На фиг.Зизображены временныфедиагкоторых:соединены соответственно со счет- раммы, поясняющие работу отдельных элеными входами счетчиковимпульсов,авыхо-. 50 ментов схемы, приведенной на фиг,2. ды второго и четвертого соединены Полярность сигналов на этой фигуре покасоответственно с входами "Установка "0" и зана условно, так как комбинация полярно тех же счетчиков, и триггера.со счетным стей этих сигналое, необходимая для входом, один из выходов которого соединен. работы реальной схемы, зависит от конкрет- . с вторыми входами первого и четвертого 55 но выбранной элементной базы. элементов И, другой выход — с вторыми вхо- Датчик 1 линейных или угловых переме. дами второго и третьего элементов И, пер- щеиий вырабатывает первичный периодивые входы первого и третьего элементов И ческий сигнал, имеющий, как правило, объединены и образуют первый вход блока, квазисинусоидальную форму, который первые входы второго и четвертого злемен- фильтруется,.усиливается, а часто и преоб1820207

Q разуется в.прямоугольную форму. Период Регистратор 10 производит регистразтого сигнала соответствует единичному ли- цию измеренных значений, полученных понейному или.угловому перемещению, т.е. сле обработки в вычислителе 9, на шагу дискретности датчика 1. бумажном носителе, цифровом табло или на

Формирователи 2 и 3 коротких импуль- 5 дисплее. В качестве устройств 9 и 10 может сов вырабатывают. периодические последо- быть применена стандартная 3ВМ с соотвательности импульсов, передние фронты ..ветствующей периферией. которых фиксируют характерные точки пер- . Интерполятор 6 шага дискретности датвичного сигнала датчика 1, например точки чика перемещений с блоком управления 6 перехода сигнала через ноль соответствено 10 содержит генератор 11 образцовой частоты; на его положительных и отрицательных блок6пределениявременныхэквивалентов фронтах.: . текущих шагов дискретности датчика 1 пеУзел 4 фиксации контролируемых зле- ремещений, содержащий триггер 12 со счетметов объекта вырабатывает в соответству- ным в одом, логические элементы И 13-16 ющие моменты времени импульсные 15 исчетчики17и18импульеов, блок опреде" сигналы, обычно имеющие колоколообраз- ления -apeneeHHom эквивалента дробной чаную форму, когорыефильтруютсяиусилива- ети шага дискретности, содержащий ются..Формирователь 5 вырабатывает логический элемент ИЛИ 19, триггер с разимпульсы, фронты которых фиксируют вре- дельными входами 20, логический элемент менные положения импульсных сигналоа 20- И 21; формирователи 22 и 23 коротких имузла 4. Импульсы формирователя 5 могут пульсов, логическийэлемент И24исчетчик быть "привязаны", например, к передним 25 импульсов, а также схему управления,, (задним) фронтам; обоим фронтам или к вер- содержащую логический элемент ИЛИ 26 и шине (максимуму или.минимуму) первично-. триггер 27 с раздельными входами. го выходного сигйала узла 4. 25 Генератор 11 образцовой частоты выраИнтерполятор.6 шага дискретности дат.- батывает стабильную по часоте последовачика перемещений с блоком. управления . тельность импульсов, частота повторения обеспечивает накопление и передачу в блок которых превышает частоту повторения им- .

8 буферной памяти информации, позволяю- пульсов формирователя 2 в чис. о оаз, равщей определить дробную часть количества 30 ное количеству точек интерполирования . шагов дискретности датчика перемещений, внутри шага дискретности датчика, Наприукладывающихся в контролируемой коорди- мер, датчик линейных перемещений имеет нате. Входы интерполятора 6 соединены с шаг дискретности 1 мкм, скорость движения выходами формирователей 2,3,5 и управля- его чувствительного элемента (всегда задающим выходом блока 8 буферной памяти, 35 на заранее) равна 1 ммlс, требуется полмнформационные выходы интерполятора 6 учить дискретность отсчета перемещений соединены с информационными входами. 0,01 мкм. В этом случае частота повторения блока8,ауправляющийвыходинтерполято- . импульсов формирователя 2 равна. 5-1 ра — с входом разрешениля:записи инфор- ммlс1мкм -1 кГц, а число точек интерполи. мации блока 8.. 40 рования внутри шага дискретности 1- ew: . В счетчике 7 целого числа шагов диск- 0,01 мкм =100. Поэтому частоту повторения ретности датчика перемещений оуществля- . импульсов генератора 11 следует выбрать ется счет импульсов формирователя 2 и тем равной f>>-100fz100 кГц. Генератор 11 мосамым фиксируется текущее значение коор- .жег. быть выполнен, например, из задающединаты перемещения чувствительного эле- 45 го генератора, стабилизированного мента датчика перемещений, выраженое в кварцем, набора делителей частоты, переколичестве шагов его дискретности. Счет- . ключаемых перед началом работы в зависиный вход счетчика 7 соединен с выходом. мости от требуемой.величины выходной

: формирователя 2; а его информационные частоты, определяемой условиями измеревыходы -с информационными входами бло- 50 ний, Выход генератора 1f соединен с одника 8. ми из входов логических элементов И 13, 15

Блок 8 буферной памяти предназначен и 24. На вторые входы элементов И 13 и 15 для записй и хранения информации с интер- подключены соответственно прямой и ин. полятора 6.и счетчика 7 о дробной и целой версный выходы триггера 12. Эти же выходы частях координат каждого из контролируе- 55 триггера соединены с одним из входов злемых элементов объекта измерения, а также ментов И 14 и 16, вторые входы последних для выдачи этой информации в вычислитель: соединены с выходом формирователя 3. Вы9 после завершения процеса измерения. ходылогических.элементов И 13 и 15 соедиВычислитель 9 предназначен для расчета по нены соответственно со счетными входами формулам (1). и (2) искомых длин и углов. счетчиком, 17 и 18 импульсов, а выходы элес

1820207 ментов И 14 и.16 — с входами "Установка "0" этих счетчиков.

Выход формирователя 2 соединен также с одним,из входов логического элемента

ИЛИ 19, выход которого соединен с одним из входов триггера 20, С другим входом этого триггера соединен выход формирователя

5. Выходы формирователей 2 и 5 соединены также с входами логического элемента И 21, выход которого соединен с входом формирователя 22. Этот формирователь вырабатывает импульс определенной длительности при полном или частичном совпадении импульсов с формирователей 2 и 5. Выход формирователя 22 соединен с входами элементов ИЛИ 19 и 26 и входами

"Установка "0" счетчика 25 импульсов, Один из входов триггера 20 соединен с входом логического элемента И 24, а также с входом формирователя 23, Последний вырабатывает импульс определенной длительности при переходе триггера 20 из одного определенного состояния в другое (на схеме из состояния "0" в состояние "1 "j. Выход формирователя 23 соединен с входом элемента ИЛИ-26. Выход элемента ИЛИ 26 соединен с одним из входов триггера 27, выход этого триггера соединен с третьими входами логических элементов И 13 — 16 и управляющим входом блока 8 буферной памяти, а управляющий выход последнего — с вторым входом триггера 27. Триггер 27 осуществляет запрет прохода импульсов от генератора 11 на счетные входы„а импульсов от формирователя 3 на входы "Установка "0" .счетчиков 17 и 18 после появления каждого импульса на выходе формирователя 5 и дает команду на запись информации в блок 8.

После забора всей информации блок 8 возвращает триггер в исходное состояние. Информационные выходы счетчиков 17, 18 и 25 соединены с информационными входами . блока 8.

В зависимости от выбранной элементной базы может понадобиться увязка опи санных элементов по полярности— применение в отдельных местах схемы на фиг,2 инверторов, на схеме не показанных.

Не показана на схеме как общеизвестная также цепь установки элементов схемы на фиг.2 в исходное состояние перед началом измерений. В варианте выполнения устройства сигнал начала отсчета, устанавливающий элементы схемы на фиг,2 в исходное состояние и разрешающий начало работы устройства. может вырабатываться специальным датчиком, фиксирующим прохождение подвижной системой определенной точки в пространстве (например, зазор между неподвижной парой светодиод-фотодиод

50 четные периоды сигнала с формирователя 2, а на счетчик 18 в его четные периоды. При этом на счетчиках 17 и 18 накапливаются количества импульсов, представляющие со- . бой временные эквиваленты соответствующих периодов сигнала с датчика 1 (формирователя 2). Сброс счетчиков 17 и 18 в исходное состояние обеспечивается также попеременно импульсами с формирователя

3, поступающими на их входы "Установка

"0", в зависимости от разрешающих потенциалов с выходов триггеров 12 и 27 на вхо-дах логических элементов И, 14 и 16.

Импульсы с формирователя 2 через элемент ИЛИ 19 поступают также на один из входов триггера 20, подтверждая каждый раз его состояние (на фиг.2 состояние "1").

По мере движения объекта измерения при прохождении относительно узла 4 фиксации контролируемых элементов объекта (штрихов шкалы или лимба. граней угловой меры и т.п) на выходе формирователя 5 начинают. возникать короткие импульсы. причем между каждой парой этих импульсов, как прави-. ло, возникает не менее нескольких . перекрывается непрозрачной пластиной, связанной с подвижной частью), Устройство для измерения длин и углов работает следующим образом;

По команде оператора объект измерения вместе с чувствительным элементом датчика 1 приводится в равномерное (по возможности) поступательное или вращательное движение в зависимости от того, 10 какая величина измеряется: длина или угол

При этом на выходе датчика 1 появляется периодический сигнал, несущий информацию о величине перемещения объекта измерения.. Этот сигнал преобразуется

15. формирователями 2 и 3 в две последовательности коротких импульсов с периодом повторения как у датчика 1, сдвинутых отно-. сительно друг друга по фазе на 180 . Импульсы с формирователя 2 поступают на

20 счетный вход триггера 12, который начинает периодически переключаться из одного положения в другое, в результате чего на его выходах образуются два противофазных напряжения прямоугольной формы. Эти напряжения подаются на .один .из входов логических элементов И соответственно 13 и 15. При этом с выхода триггера 27 на другие входы этих . элементов попадается напряжение, йе препятствующее их открытому состоянию. ТаКим образом, триггер 12 обеспечивает проход импульсов генератора

11 на счетные входы счетчиков 17 и 18 импульсов через логические элементы И 13 и

15 попеременно, по мере переключения триггера 12, например, на счетчик 17 в не1,3

1 820207

14 с импульсов с формирователей 2 и 3, посколь= зывается записанной информация, необхоку шаг дискретности датчика 1 в несколько димая для расчета координат по формуле(1), раз меньше угловой или линейной цены им- При этом на одном из счетчиков 17 или 18 пульса .с узла 4 фиксации и во много раз " оказывается записанным "0". Он во внимаменьше цены между смежными импульсами 5 ние не принимается или берется сумма зна- узла 4,: . чений обоих счетчиков. По окончании

Каждый из импульсов с формирователя записи. информации блок 8 выдает сигнал на

5, поступая на другой вход триггера 20, вы- второй вход триггера 27 и последний воззывает его опрокидывание (состояние "0"). вращается в исходное положение.

Последующий импульс с формирователя 2 10 После набора информации, соответст- вновь возвращает триггер 20 в исходное . еуещей всем точкам контроля (их, как прасостояние. При этом на выходе триггера 20 вило, бывает несколько, например штрихи .

". возникает. строб-импульс, длительность ко- штриховойлинейной меры. углы многогранторого равйа интервалу времени между им- ной фимиамы и т.n.), в вычислитель 9 пр щзпульсов-с формирователя 5 и следующим за 15 водится считывание информации с блока 8 ним импульсом с формирователя 2.; Этот буферной памяти и вычислитель рассчитыимпульс разрешает проход счетных импуль- вает координаты по формуле (1). а также их сов с генератора 11 через логический эле-. Разности по формуле (2), так как обычно мент И 24 на счетчик 25 импульсов. Таким требуется определять не абсолютные коор- .образом, на счетчике 25 накапливается ко-. 20 динаты точек s пространстве относительно личество импульсов; представляющее со- начальной точки, а именно их разности, на-; бой временной эквивалент дробной части пример при измерении интервалов между шага дискретности датчика 1, соответствую-. штрихами штриховых мер, углов многогран-. щего импульсу с формирователя 5. - : ных призм и т.п. Результаты измерений фикПри полнбм или частичном совпадений 25 сируются регистратором 10. . импульсов с формирователей 2 и 5 на выхо-. . Возможны варианты выполнения уст. де элемента И 21 появляется импульс, дли- ройства для измерения длин и углов в зави. тельность которого может варьировать в симости от ряда параметров, влияющих на, зависимости ofñòåïåíè *перекрытия" вход- быстродействие средств набора и записи ных импульсов, Этот импульс доводится до 30 информации. таких как скорость проведеопределенной длительности формировате- ния измерений, количество контролируелем 22 и устанавливаетсчетчик25 в нулевое мых точек. абсолютные значения. состояние, т.е. дробная часть при.этом рав- измеряемых величин, соотновение шагов на нулю. Поскольку в рассмотренном случае . » дискретности датчика и интерполятора. . на оба входа триггера 20 поступают импуль- 35 . В рассмотренной на фиг.2 схеме время сы, по их окончании его состояние является для переписи информации со счетчика 7 в неопределенным. Для исключения этого им- блок 8 буферной памяти не должно npesocпульс с формирователя 22 через логический .. ходить периода выходного сигнала датчика, : элемент ИЛИ 1Q также поступает.на тот же 1, затем может быть переписана информа° триггер20,чтоиимпульсы сформйрователя 40.ция ео счетчиков 1.7, 18 и 25. Это время2.: ограничено лишь минимально возможным

В предыдущем случае по окончании . временем прихода следующего импульса с. строб-импульса с триггера 20 формирова= формирователя 5. Для еще более высокого

: ° тель 2 вырабатывает короткий импульс, ко- быстродействия проведения измерений на торый, как и имйульс с формирователя 22, 45 выходах счетчика 7 могут быть. применены . поступаетнаэлементИЛИ26,асеговыхода элементы динамической памяти, запоминана один из входов триггера 27, вызывая его ющие информацию на указанное выше вресрабатывание. При этом потенциал на его мя,.в то время как счетчик.7 продолжает выходе запирает. логические элементы И: - счет. l3-16 и дает сигнал на блок 8 буферной 50. При относительно низкихскоростяхизпамяти, разрешающий запись в него инфор-: мерения и малых величинах разрядностей мации со счетчиков 17, 18 и 25, а также со счетчиков, в.первую очередьсчетчика 7, когсчетчика 7 целого числа шагов дискретности да время переписи с них информации в блок датчика перемещений, который подсчиты- 8 не превосходит половины периода выходвает количество импульсов с формировате.- 55 ного сигнала датчика 1, возможно видоизля 2, начиная с момента начала отсчета менение схемы на фиг.2: на й-входтриггера координат, т.е, фиксирует текущее значение .: 27 можно подключить выход формироватецелого количества шагов дискретности. . ля 3, выход триггера 27 отсоединйть от лоТакимобразом,припоявлениикаждого., гических.элементов И 14 и 16, а вместо . импульса с формирователя 5 в блоке 8 ока- последних использовать по два входа "Уста15

1820207

10 по выходным сигналам датчика перемеще- 15 ний с интерполяцией шага дискретности no-.

30 счетными точками указанного периода и 35

40 ватели коротких импульсов датчика, входы которых соединены с выходом датчика, формирователь коротких импульсов узла фикса-. 50 новка ".0"; соединенные по схеме И, которые имеются у большинства типов счетчиков.

Формула изобретения

1. Способ измерения длин и углов, заключающийся в том, что объект связывают с датчиком линейных или угловых перемещений, равномерно перемещают объект вдоль линии измерения, фиксируют моменты прохождения контролируемых элементов объекта относительно неподвижной отсчетной точки, а о величине измеряемых длин или углов судят по величинам соответствующих перемещений объекта, зафиксированных следнего, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, отдельно произвбдят счет целого числа шагов дискретности датчика перемещений„ укладывающихся в измеряемой величине, а для определения соответствующих дробных частей шагов дискретности датчика перемещений заполняют его выходной сигнал последовательíостью импульсов с образцовой частотой повторения, в заданное число раз превышающей частоту повторения выходного сигнала датчика, подсчитывают количество заполняющих импульсов от начала или от конца периода выходного сигнала датчика, внутри котороro возникает сигнал от контролируемого элемента объекта, до этого сигнала, и количество заполняющих импульсов между отнаходят их отношение.

2, Устройство для измерения длин углов, содержащее, привод для перемещения объекта в направлении линии измерения, датчик линейных или угловых перемещений, чувствительный элемент которого связан с подвижной частью привода, перемещаемой вместе с объектом, узел фиксации контролируемых элементов объекта, установленный с возможностью фиксации моментов их прохождения относительно отсчетной оси узла, первый и второй формироции, вход которого соединен с выходом узла фиксации, интерполятор шага дискретности датчика перемещений с блоком управления и последовательно соединенные блок буферной памяти, вычислитель и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с- я тем, что, с целью. повышения точности, оно снабжено счетчиком целого числа шагов дискретности датчика перемещений, вход которого соединен с выходом одного из формирователей коротких импульсов датчика; а интерполятор выполнен в виде генератора образцовой частоты, блока определения временных эквивалентов текущих шагов дискретности датчика перемещений, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами генератора образцовой частоты и формирователей коротких импульсов датчика, и блока определения временных эквивалентов дробных частей шагов дискретности датчика перемещений, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами гене.ратора образцовой частоты, одного из формирователей коротких импульсов датчика и формирователя коротких импульсов устройства фиксации, первый и второй выходы соединены соответственно с входами блока управления, управляющий вход которого соединен с одноименным выходом блока буферной памяти, выход соединен с управляющими входами блока определения временных эквивалентов текущих шагов дискретности датчика перемещений и блока

5 буферной памяти, информационные входы которого соединены соответственно с одноименными выходами блоков определения временных эквивалентов и счетчика целого цисла шагов дискретности датчика перемещений, 3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок определения временных эквивалентов текущих шагов дискретности датчика перемещений выполнен в виде двух счетчиков импульсов, выходы которых являются информационными выходами блока, четырех.элементов И, выходы первого и третьего из которых соединены соответственно со счетными входами счетчиков импульсов, а выходы второго и четвертого— соответственно с входами "Установка "0" тех же счетчиков, и триггера со счетным входом, один из выходов которого соединен с вторыми входами первого и четвертого

5 элементов И, другой выход — с вторыми входадами второго и третьего элементов И, первые входы первого и третьего элементов

И объединены и образуют первый вход блока, первые. входы второго и четвертого элементов И также объединены и образуют второй вх6д блока, счетный вход триггера является третьим входом блока, а третьи входы четырех элементов И объединены и образуют его управляющий вход.

5. 4. Устройство по п.2, о т л и ч а ю ще ес я тем. что блок определения временных эквивалентов дробных частей шагов дискретности датчика перемещений выполнен в виде триггера с раздельными входами, элемента ИЛИ, выход которого соединен с пер17

1820207

l8 вым входом триггера, а первый вход является вторым входом блока, двух формирователей импульсов, двух элементов И и счетчика импульсов, выход которого. является информационным выходом блока, первый вход первого элемента И обьединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход — с вторым входом триггера и является третьим входом блока, первый вход второго элементв И соединен с выходом триггера, второй вход является первым входом блока, выход соединен со счетным входом счетчика импульсов, вход первого формирователя импульсов соединен с выходом первого эле5 мента И, выход- с вторым входом элемента ИЛИ и с входом "Установка "0" счетчика импульсов и является первым выходом блока. вход второго формироввтеля импульсов соединен с выходом риггера, а выход явля10 тся вторым выходом блока.

1820207

Составитель В, Сихарулидзе

Техред М. Моргентал Корректор А. Козориз

Редактор Г. Бельская

Производственно-издательский комбйнат "Патент".- r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2022 Тираж .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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