SU1524176A1 - Method and apparatus for displacement-to-code conversion - Google Patents
Method and apparatus for displacement-to-code conversion Download PDFInfo
- Publication number
- SU1524176A1 SU1524176A1 SU884392917A SU4392917A SU1524176A1 SU 1524176 A1 SU1524176 A1 SU 1524176A1 SU 884392917 A SU884392917 A SU 884392917A SU 4392917 A SU4392917 A SU 4392917A SU 1524176 A1 SU1524176 A1 SU 1524176A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- signals
- code
- threshold
- outputs
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000013139 quantization Methods 0.000 claims description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управлени станками, в робототехнических системах. Целью изобретени вл етс повышение точности преобразовани перемещени в код. С этой целью в способе преобразовани перемещени в код, основанном на преобразовании перемещени квантованного элемента 1 в два аналоговых сигнала, сдвинутых друг относительно друга на ϕ/2 на выходах блоков 4, 8 фотоприемников, сравнении их с сигналом соответствующего уровн , формировании по результатам сравнени на выходах пороговых формирователей 12-1, 12-2 двух сигналов пр моугольной формы, формировании в блоке 13 импульсов по фронтам этих сигналов и их подсчете счетчиков 16, в результате чего формируетс выходной код, сравнение осуществл ют с опорным напр жением, полученным в результате преобразовани с помощью цифроаналогового преобразовател 17 выходного кода в опорные напр жени положительной (на выходе преобразовател 17) и отрицательной (на выходе инвертирующего усилител ) пол рности, в зависимости от значений (нулевое или единичное) сигналов пр моугольной формы на выходах пороговых формирователей 12.1, 12.2 сравнение осуществл ют с опорным напр жением положительной или отрицательной пол рности соответственно, которые поступают через коммутаторы 20, 21. Таким образом в процессе преобразовани исключаетс вли ние погрешностей, возникающих при изготовлении квантованного элемента 1. 2 ил.The invention relates to automation and computer technology and can be used in software systems for controlling machine tools, in robotic systems. The aim of the invention is to improve the accuracy of conversion of movement to code. To this end, in the method of converting the displacement into a code, based on converting the displacement of the quantized element 1 into two analog signals, shifted relative to each other by ϕ / 2 at the outputs of blocks 4, 8 photodetectors, comparing them with the signal of the corresponding level, shaping the outputs of the threshold drivers 12-1, 12-2 of two square-wave signals, the formation in the block of 13 pulses on the fronts of these signals and their counting of counters 16, as a result of which the output code is formed, the comparison is carried out t with the reference voltage obtained as a result of conversion using the digital-to-analog converter 17 of the output code to positive voltages (at the output of the converter 17) and negative (at the output of the inverting amplifier) polarity, depending on the values (zero or one) of the signals of a rectangular shape at the outputs of the threshold formers 12.1, 12.2, the comparison is made with a reference voltage of positive or negative polarity, respectively, which is supplied through the switches 20, 21. Thus, in The transformation process eliminates the influence of errors arising in the manufacture of the quantized element 1. 2 Il.
Description
I-LI-l
JLJl
leai&leai &
i i
gg
0505
Физ.1Phys. 1
сдвинутых друг относительно друга на /2 на выходах блоков 4, 8 фотоприемников , сравнении их с сигналом соответствующего уровн , формировании по результатам сравнени .на выходах пороговых формирователей 12.1, 12,2 двух сигналов пр моугольной формы, формировании в блоке 13 импульсов по фронтам этих сигналов и их подсчете счетчиком 16, в результате чего формируетс выходной код, сравнение осуществл ют с опорным напр жением, полученным в результате преобразовани с помощью цифроаналогового преобразовател 17 вькодного кода в опорныеshifted relative to each other by / 2 at the outputs of blocks 4, 8 of photodetectors, comparing them with a signal of the appropriate level, forming the results of comparison of the outputs of the threshold formers 12.1, 12.2 of two rectangular signals, forming in block 13 pulses on the edges of these signals and their counting by the counter 16, as a result of which the output code is formed, the comparison is made with the reference voltage obtained as a result of the conversion by the digital-to-analog converter 17 of the code to the reference
Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управлени станками, в робототех нических системах.The invention relates to automation and computing and can be used in software systems for controlling machine tools, in robotic systems.
Целью изобретени вл етс повышение точности преобразовани перемещени в код.The aim of the invention is to improve the accuracy of conversion of movement to code.
На фиг.1 приведена структурна схема устройства преобразовани перемещени в код; на фиг.2 - диаграммы, по сн юище способ преобразовгши п принцип работы устройства.Fig. 1 shows a block diagram of a movement-to-code conversion device; figure 2 - diagrams, in accordance with the method of transforming the principle of operation of the device.
Устройство дл преобразовани пе- ремещени в код, используемое дл однонаправленного перемещени , содержит квантованный элемент 1 с равномерно чередующимис прозрачными и непрозрачными участками, щелевые диафрагмы 2, источник 3 излучени , блок 4 фотоприемников , содержащий фотоприемники 5 и 6 и дифференциаггьный усилитель 7, блок 8 фотоприемников, содержащий фотоприемники 9 и 10 и дифференциальный усилитель 11, пороговые формирователиA device for converting movement into a code used for unidirectional movement contains a quantized element 1 with uniformly alternating transparent and opaque portions, slot apertures 2, a radiation source 3, a unit 4 of photodetectors containing photodetectors 5 and 6 and a differential amplifier 7, unit 8 photodetectors containing photodetectors 9 and 10 and differential amplifier 11, threshold drivers
12.1и 12.2, блок 13 формировани импульсов , содержащий формирователи 14.12.1 and 12.2, a pulse shaping unit 13 containing drivers 14.
14.2фронтов и элемент 15 ИЛИ, счетчик 16, цифроаналоговый преобразова- тель (ЦАП) 17, источник 18 напр жени инвертирующий усилитель 19 и коммутаторы 20 и 21.14.2fronts and element 15 OR, counter 16, digital-to-analog converter (D / A converter) 17, voltage source 18 inverting amplifier 19 and switches 20 and 21.
Устройство преобразовани перемещени в код работает следующим образом .The movement-to-code conversion device operates as follows.
В исходном (крайнем правом положении ) квантованного элемента I счетчикIn the initial (rightmost position) of the quantized element I counter
напр жени положительной (на выходе преобразовател 17) и отрицательной (на выходе инвертирующего усилител ) пол рности, в зависимости от значений (нулевое или единичное) сигналов пр моугольной формы на выходах пороговых формирователей 12.1, .12.2 сравнение осуществл ют с опорным напр жением положительной или отрицательной пол рности соответственно, которые поступают через коммутаторы 20, 21 . Таким образом в процессе преобразовани исключаетс вли ние погрешностей , возникающих при изготойлении квантованного элемента 1. 2 ил.positive voltage (at the output of the converter 17) and negative (at the output of the inverting amplifier) polarity, depending on the values (zero or single) of square-wave signals at the outputs of the threshold drivers 12.1, .12.2, the comparison is made with a positive voltage or negative polarities, respectively, that flow through the switches 20, 21. In this way, the transformation process eliminates the influence of errors that occur when the quantized element 1 is produced. 2 Il.
Q Q
г Q 5 g Q 5
Q Q
5five
16 устанавливаетс в нулевое состо ние . Сброс счетчика 16 в нуль может производитьс как при помощи импульса, сформированного на выходе дополнительного фотоприемника, размещенного напротив специальной 1г;ели - маркера (не показаны), так и подачей внещнего импульса , Сброс.16 is set to the zero state. Resetting the counter 16 to zero can be done either by using a pulse generated at the output of an additional photodetector placed opposite a special 1g; spruce-marker (not shown), or by supplying an external pulse, Reset.
При перемещении квантованного элемента 1 относительно неподвижных щелевых диафрагм 2 из;гучение источника 3 излучени , модулированного сопр жением квантованного элемента 1 и щелевыми диафрагмами 2, попадает на фотоприемники 5, 6, 9 и 10, на выходах которых формируютс сигналы треугольной формы. Так как щелевые диафрагмы 2 перед фотоприемниками 5, 6, 9 и 10 сдвинуты друг относительно друга на I/4 W, где W - шаг дорожки квантованного элемента 1, то сигналы треугольной формы сдвинуты друг относительно друга на п /2. Таким образом, на выходах фотоприемников 5, 6 и 9, 10 генерируютс противофазные сигналы, поступающие на входы дифференциальных усилителей 7 и 11 соответственно, на выходах которых формируютс симметричные относительно нул аналоговые сигналы (фиг.2а, б), также сдвинутые друг относительно друга на if/2. Эти сигналы поступают на первые входы пороговых формирователей 12.1, 12.2, выходы которых соединены с входами блока 13 формировани импульсов. В св зи с тем, что в исходном состо нии при неподвижном квантованном элементе 1 на выходах формирователей 14.1,When the quantized element 1 is moved relative to the fixed slit diaphragms 2, the radiation source 3, modulated by the junction of the quantized element 1 and the slit diaphragms 2, gets into the photodetectors 5, 6, 9 and 10, the outputs of which form triangular signals. Since the slit diaphragms 2 in front of the photodetectors 5, 6, 9 and 10 are shifted relative to each other by I / 4 W, where W is the track pitch of the quantized element 1, the triangular signals are shifted relative to each other by n / 2. Thus, at the outputs of photodetectors 5, 6 and 9, 10, antiphase signals are generated to the inputs of differential amplifiers 7 and 11, respectively, at the outputs of which analog signals symmetrical relative to zero are formed (Fig. 2a, b), also shifted relative to each other by if / 2. These signals are sent to the first inputs of the threshold drivers 12.1, 12.2, the outputs of which are connected to the inputs of the pulse shaping unit 13. Due to the fact that in the initial state with a fixed quantized element 1 at the outputs of the formers 14.1,
14.2 фронтов и элемента ИЛИ 15 импульсы не формируютс и счетчик 16 находитс в нулевом состо нии, то вь ходное напр жение ЦАП J714.2 of the fronts and the element OR 15 pulses are not formed and the counter 16 is in the zero state, the input voltage of the D / A converter J7
УцАп Uon NRX, где Up - напр жение источника 18WatsAn Uon NRX, where Up - source voltage 18
напр жени ; Ngji - код нд цифровых входахstress; Ngji - code for digital inputs
ЦАП 17.DAC 17.
Следовательно, нулевое напр жение присутствует также на выходе инвертирующего усилител 19.Therefore, the zero voltage is also present at the output of the inverting amplifier 19.
Таким образом, в начале перемещени нулевые потенциалы с выходов ЦАПThus, at the beginning of the displacement zero potentials from the outputs of the DAC
17и инвертирующего усилител 19 через коммутаторы 20 и 21, управл емые уровн ми с выходов пороговых формирователей 12.1, 12.2, поступают на вторые входы этих формирователей.17 and inverting amplifier 19 through switches 20 and 21, controlled by levels from the outputs of threshold drivers 12.1, 12.2, are fed to the second inputs of these drivers.
Величина напр жени U источникаVoltage U Source
18определ етс по формуле18 is determined by the formula
Uon где иUon where and
и and
W W
- амплитуда сигналов на выходах дифференциальных услителей 7 и 1 I ; Л1 - максимальна погрешность- amplitude of signals at the outputs of differential amplifiers 7 and 1 I; L1 - the maximum error
квантованного элемента I . Так, например, если погрешность А1 квантованного элемента 1 длиною 1 м и с шагом квантовани W 40 мкм, рана 5 мкм (М 5 мкм), .а амплитуда и„ сигналов равна 2 В, то величину опорного напр жени необходимо выбрать равной , т.е. 1 В.quantized element i. So, for example, if the error A1 of a quantized element 1 with a length of 1 m and with a quantization step of W 40 µm, a wound of 5 µm (M 5 µm), and the amplitude and signals is 2 V, then the value of the reference voltage should be equal to, t . 1 V.
Таким образом, в начале диапазона измерени аналоговые сигналы (фиг.2а б) сравниваютс с нулевым уровнем и на выходах пороговых формирователей 12.1, 12.2 формируютс сдвинутые друг относительно друга на Г/2 сигналы пр моугольной формы (фиг.2в, г), поступающие на входы блока 13 формировани импульсов. На выходах формирователей 14.1, 14.2 фронтов по переднему и заднему фронтам формируютс кратковременные импульсы,поступающие .на входы элемента ИЛИ 15, на выходе которого формируетс последователь- ность счетных импульсов (фиг,2 д). Таким образом, за один период сигнала формируютс четыре счетных импульса . Импульсы с выхода блока 13 поступают на счетный вход счетчика 16, код на выходах которого вл етс цифровым эквивалентом перемещени . При этом выходное напр жение.ЦАП 17 при перемещении квантованного элемента ) наThus, at the beginning of the measurement range, the analog signals (Fig. 2a b) are compared with the zero level and, at the outputs of the threshold formers 12.1, 12.2, rectangular signals (Fig. 2c, d) are shifted relative to each other by Г / 2 the inputs of the pulse shaping unit 13. At the outputs of the formers 14.1, 14.2 of the fronts, short-term pulses are generated along the leading and trailing edges, arriving at the inputs of the OR element 15, at the output of which a sequence of counting pulses is formed (FIG. 2 d). Thus, four counting pulses are formed in one signal period. The pulses from the output of the block 13 are fed to the counting input of the counter 16, the code at the outputs of which is the digital equivalent of the movement. At the same time, the output voltage.CAP 17 when moving the quantized element)
00
5five
00
00
5five
00
0 5 0 5
весь диапазон измерени L линейно возрастает от О до Vд„ (фиг. 2 е). Так, в случае перемеигени квантованного элемента 1 на величину L/2 выходное напр жение ЦАП 17 будет U(,/2. При этом погрешность Д квантованного элемента 1 равна Д1/2. Следова- тально, начальные фазы сигналов (фиг.2 ж) сдвинуты относительно сигналов в начале диапазона измерени на величину, пропорциональную &1/2. Пр мое U( и инвертированное U напр жени (фиг.2 ж) с выходов ЦАП 17 и инвертирующего усилител 19 поступают на входы коммутаторов 20 и 21, выходы которых соединены с вторыми входами пороговых формирователей 12.1, 12.2 соответственно. При нулевом значении пр моугольного сигнала на выходе порогового формировател 12.2 (фиг,2 г) коммутатор 21 пропускает на второй вход формировател 12.1 напр жение 1 положительной пол рности 5 с выхода ЦАП 17. При единичном значении пр моугольного сигнала на выходе формировател 12.2 коммутатор 21 пропускает напр жение отрицательной пол рности с выхода инвертирующего усилител 19.The entire measurement range L linearly increases from O to Vdn (Fig. 2e). So, in the case of a queuing element quantized by L / 2, the output voltage of the DAC 17 will be U (, / 2. The error D of the quantized element 1 is equal to D1 / 2. Therefore, the initial phases of the signals (Fig. 2) shifted relative to the signals at the beginning of the measurement range by an amount proportional to & 1/2. Direct U (and inverted voltage U (figure 2 g) from the outputs of the DAC 17 and inverting amplifier 19 arrive at the inputs of switches 20 and 21, the outputs of which connected to the second inputs of the threshold drivers 12.1, 12.2, respectively. At zero s In the case of a rectangular signal at the output of the threshold shaper 12.2 (FIG. 2 g), the switch 21 passes to the second input of the shaper 12.1 a voltage 1 of positive polarity 5 from the output of the DAC 17. With a single value of the rectangular signal at the output of the shaper 12.2, the switch 21 passes the voltage negative polarity from the output of the inverting amplifier 19.
По результатам сравнени аналогового сигнала с напр жени ми U и U (фиг.2 ж) формируетс первый сигнал пр моугольной формы (фиг.2 з). Как видно из диаграмм (фит.2 ж, з), погрешность Л1/2 не приводит к погрешности воспроизведени уровней квантовани и, следовательно, к погрещ- ности преобразовател в целом.Based on the results of comparing the analog signal with the voltages U and U (Fig. 2 g), a first square wave signal is formed (Fig. 2 h). As can be seen from the diagrams (fit.2 g, h), the error L1 / 2 does not lead to an error in reproducing the quantization levels and, consequently, to the perturbation of the converter as a whole.
На диаграмме (фиг.2 ж) величины напр жений U и U дл двух периодов аналогового сигнала показаны неизменными , так как выходное напр жение ЦАП 17 при перемещении квантованного элемента 1 на 2 W измен етс крайне незначительно. Так, в случае использовани квантованного элемента 1 с шагом квантовани 40 мкм и длиной 1 м напр жение на выходе ЦАП 17 измен 5In the diagram (Fig. 2 g), the magnitudes of the voltages U and U for two periods of the analog signal are shown unchanged, since the output voltage of the D / A converter 17 changes very little when the quantized element 1 is moved by 2 W. So, in the case of using a quantized element 1 with a quantization step of 40 µm and a length of 1 m, the voltage at the output of the D / A converter 17 is changed to 5
етс на U /125000.on U / 125000.
Аналогичным образом формируетс второй сигнал пр моугольной формы.Similarly, a second rectangular waveform is generated.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884392917A SU1524176A1 (en) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | Method and apparatus for displacement-to-code conversion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884392917A SU1524176A1 (en) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | Method and apparatus for displacement-to-code conversion |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1524176A1 true SU1524176A1 (en) | 1989-11-23 |
Family
ID=21361486
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884392917A SU1524176A1 (en) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | Method and apparatus for displacement-to-code conversion |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1524176A1 (en) |
-
1988
- 1988-03-17 SU SU884392917A patent/SU1524176A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 604020, кл. Н 03 М 1/30, 1976. Пресиухмн Л.Н, и др. Фотоэлектрические преобразователи информации. - М.: Машиностроение, 1974, с. 178-183, рис. 93. Г * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4381526A (en) | Velocity control system for a data storage apparatus | |
US3568059A (en) | Electronic tachometer | |
JPH0725622Y2 (en) | Evaluation device for digital incremental encoder | |
SU1524176A1 (en) | Method and apparatus for displacement-to-code conversion | |
US3995267A (en) | Digital to analog converter with system gain insensitivity | |
US3686487A (en) | Trigonometric signal generator and machine control | |
US3714538A (en) | Velocimeter | |
GB2127637A (en) | Improvements in or relating to pulse rebalanced servomechanisms | |
US3678399A (en) | Method of and apparatus for electronically obtaining the argument of a complex function | |
JPH0233132Y2 (en) | ||
US4021116A (en) | High resolution distance measuring apparatus | |
SU790170A1 (en) | Low-frequency sawtooth generator | |
SU1200200A1 (en) | Resistance-to-frequency ratio converter | |
SU1439735A1 (en) | Method and apparatus for digitizing displacement | |
SU922788A1 (en) | Device for calculating sine and cosine of sum of two angles | |
SU1349003A2 (en) | Displacement-to-code-to-phase conversion device | |
SU731574A1 (en) | Pulse-width modulator | |
SU1594692A1 (en) | Method and apparatus for a-d conversion | |
SU780189A1 (en) | Analogue-digit converter | |
SU1580558A1 (en) | Code-to-voltage converter | |
SU1405025A1 (en) | Digital-analog tracing system | |
SU1425833A1 (en) | Angle encoder | |
SU611301A1 (en) | Analogue pulse counter | |
SU752375A1 (en) | Function generator | |
SU1410272A1 (en) | Displacement-to-digital converter |