Фотоэлектрические цифровые преобразователи перемещений пространственного кодирования

Рассмотрены пути совершенствования фотоэлектрических цифровых преобразователей перемещений пространственного кодирования. Даны анализ и синтез их обобщенных структур....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2008
1. Verfasser:	Габидулин, М.А.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України 2008
Schlagworte:	Распознавание образов. Системы цифровой обработки сигналов и изображений
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/6972
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Фотоэлектрические цифровые преобразователи перемещений пространственного кодирования / М.А. Габидулин // Штучний інтелект. — 2008. — № 3. — С. 272-281. — Бібліогр.: 22 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-6972
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-69722010-03-23T12:00:53Z Фотоэлектрические цифровые преобразователи перемещений пространственного кодирования Габидулин, М.А. Распознавание образов. Системы цифровой обработки сигналов и изображений Рассмотрены пути совершенствования фотоэлектрических цифровых преобразователей перемещений пространственного кодирования. Даны анализ и синтез их обобщенных структур. Роглянуті шляхи удосконалення фотоелектричних цифрових перетворювачів переміщень просторового кодування. Подані аналіз і синтез іх узагальнених структур. Ways of perfection of photo-electric digitizers of movings of spatial coding are considered. Analysis and synthesis of their generalized structures are given. 2008 Article Фотоэлектрические цифровые преобразователи перемещений пространственного кодирования / М.А. Габидулин // Штучний інтелект. — 2008. — № 3. — С. 272-281. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. 1561-5359 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/6972 004.896 ru Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Распознавание образов. Системы цифровой обработки сигналов и изображений Распознавание образов. Системы цифровой обработки сигналов и изображений
spellingShingle	Распознавание образов. Системы цифровой обработки сигналов и изображений Распознавание образов. Системы цифровой обработки сигналов и изображений Габидулин, М.А. Фотоэлектрические цифровые преобразователи перемещений пространственного кодирования
description	Рассмотрены пути совершенствования фотоэлектрических цифровых преобразователей перемещений пространственного кодирования. Даны анализ и синтез их обобщенных структур.
format	Article
author	Габидулин, М.А.
author_facet	Габидулин, М.А.
author_sort	Габидулин, М.А.
title	Фотоэлектрические цифровые преобразователи перемещений пространственного кодирования
title_short	Фотоэлектрические цифровые преобразователи перемещений пространственного кодирования
title_full	Фотоэлектрические цифровые преобразователи перемещений пространственного кодирования
title_fullStr	Фотоэлектрические цифровые преобразователи перемещений пространственного кодирования
title_full_unstemmed	Фотоэлектрические цифровые преобразователи перемещений пространственного кодирования
title_sort	фотоэлектрические цифровые преобразователи перемещений пространственного кодирования
publisher	Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України
publishDate	2008
topic_facet	Распознавание образов. Системы цифровой обработки сигналов и изображений
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/6972
citation_txt	Фотоэлектрические цифровые преобразователи перемещений пространственного кодирования / М.А. Габидулин // Штучний інтелект. — 2008. — № 3. — С. 272-281. — Бібліогр.: 22 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT gabidulinma fotoélektričeskiecifrovyepreobrazovateliperemeŝenijprostranstvennogokodirovaniâ
first_indexed	2025-07-02T09:47:39Z
last_indexed	2025-07-02T09:47:39Z
_version_	1836528078850883584
fulltext	«Искусственный интеллект» 3’2008 272 4Г УДК 004.896 М.А. Габидулин Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет), г. Москва, Россия gabidulin_ma@mail.ru Фотоэлектрические цифровые преобразователи перемещений пространственного кодирования Рассмотрены пути совершенствования фотоэлектрических цифровых преобразователей перемещений пространственного кодирования. Даны анализ и синтез их обобщенных структур. Введение Совершенствование мехатронных средств автоматизации и управления на основе интеллектуальных технологий [1] неразрывно сопряжено с ужесточением требований к характеристикам цифровых электроприводов, одним из важнейших и ответственных элементов которых являются цифровые преобразователи перемещений, широко исполь- зуемые в качестве датчиков обратной связи [2]. Создание приводов, отвечающих современным требованиям, предъявляет повышенные требования к преобразова- телям перемещений [3], среди которых наибольшие потенциальные возможности дальнейшего совершенствования имеют фотоэлектрические цифровые преобразо- ватели перемещений (ФЦПП), превосходящие другие типы преобразователей по точности, быстродействию и технологичности [4]. В зависимости от принципа, положенного в основу построения, ФЦПП подразделяются на абсолютные и накапливающие (инкрементные) преобразователи (АФЦПП, НФЦПП) [5]. В АФЦПП цифровой эквивалент формируют первичные сигналы, считываемые в момент преобразования с пространственных растровых или кодовых шкал. В НФЦПП первичные сигналы формируют импульсы единичных приращений цифрового эквивалента и их знак (характер его изменения). Поэтому их можно охарактеризовать как усеченные обычно до двух младших разрядов структуры АФЦПП и дополненные маркерным каналом для установки начала отсчета [6]. Такое построение значительно упрощает и удешевляет конструкцию и повышает ее технологич- ность в изготовлении, что является причиной широкого распространения накапливающих преобразователей в настоящее время [5]. Однако в ответственных применениях, требующих повышенной достоверности цифрового эквивалента и эксплуатационных характеристик, используются АФЦПП. Из них широкое распространение получили [7] ФЦПП пространственного кодирования, осно- ванные на считывании разрядных цифр двоичного кода непосредственно с кодовой маски и называемые поэтому также преобразователями считывания [8]. Их характеристики в значительной степени зависят от кода, определяющего рисунок кодовой маски, и метода устранения неоднозначности считывания [3], [4]. Фотоэлектрические цифровые преобразователи перемещений... «Штучний інтелект» 3’2008 273 4Г Постановка задачи В последнее время благодаря успехам оптоэлектроники из существующих преобра- зователей перемещений наиболее интенсивно и динамично развиваются преобразователи на фотоэлектрическом принципе, что объясняется их высокой технологичностью, прецизионностью, малой инерционностью, бесконтактностью и рядом других конкурент- ных преимуществ, органично присущих используемым в них физическим явлениям [9]. Однако достижение этих преимуществ из-за чрезвычайно широкого диапазона предъяв- ляемых требований, сферы и масштабов применений представляет сложную научно- техническую задачу [3], [4]. Вместе с тем выпускаемые изделия не обеспечивают потреб- ности в ряде новых применений, что делает актуальной задачи дальнейшего повышения их качества и интенсификации исследований по поиску и разработке новых технических решений, более полно реализующих высокие потенциальные возможности известных или основанных на новых принципах построения преобразователей. Так, например, в зависимости от условий применения на первый план могут выдвигаться самые разно- образные эксплуатационные требования (по точности, быстродействию, надежности, стойкости к воздействию внешних возмущений, долговечности, стоимости, энергопот- реблению, массогабаритным размерам и т.д.). Из известных принципов построения АФЦПП, основанные на формировании кода непосредственно из первичных сигналов, считываемых с пространственных кодовых шкал, отличаются при высокой точности и быстродействии максимальным упрощением электронного блока, состоящего из набора компараторов и в случае необходимости – преобразователя кодов/дешифратора. Поэтому такие ЦПП широко используются с момента появления цифровых систем контроля и управления [3-11] по настоящее время. Однако с прогрессом в области техники преобразования сигналов и ужесточения точностных требований наибольшее внимание уделялось развитию ЦПП с промежуточ- ными преобразованиями на основе первичных сигналов формата СКВТ [3] и растровых синусно-косинусных преобразователей (СКП) [4]. Развита [8], [12], [13] теория и схемотех- ника многоотсчетных преобразователей, состоящих из каналов грубого, среднего и точного отсчетов (ГО, СО и ТО). При этом наиболее полно и детально изучены много- периодные структуры каналов ТО и СО, состоящие из последовательно соединенных растрового СКП и АЦП пространственной фазы, но детальные и комплексные исследо- вания структур ГО, основанных на считывании кода с кодовых шкал, не производились. Существующая классификация ЦПП пространственного кодирования [14], основанная на делении их на шкальные, матричные и шкально-матричные структуры, недостаточно полно отвечает задачам структурного синтеза и оптимизации многоотсчетных преобра- зователей, актуальность которых отмечалась многими известными специалистами. Перспективным является путь создания блочно-модульных структур на основе комбини- рования базовых простейших структур, основанных на классических традиционных методах и принципах построения. Однако до сих пор не разработаны процедуры, позво- ляющие формализовано синтезировать «сложные» образования структур из простейших элементарных. Разработаны лишь частные процедуры, методы и принципы, к числу которых относятся принципы построения многоотсчетных преобразователей [8], [12], одной разновидности шкально-матричных преобразователей [14], преобразователей с ассоциативным считыванием [15], двух- и трехдорожечных преобразователей с комбина- торными шкалами [16] и др. Габидулин М.А. «Искусственный интеллект» 3’2008 274 4Г Таким образом, как показывает опыт исследований и разработок в данной области, представляет несомненный интерес произвести обобщение многоотсчетных преобра- зователей на случай ЦПП пространственного кодирования для выявления новых радикальных и плодотворных путей их дальнейшего совершенствования. С этой целью в статье на основе ретроспективного обзора и анализа [7-11] и собственных результатов [4-6], [13], [17], [18] рассмотрены пути совершенствования ЦПП в нормальный n-разрядный двоичный код и решена задача синтеза обобщенных блочно-модульных структур, что необходимо при решении частной задачи выбора структуры, наилучшим образом отвечающей конкретным поставленным требованиям. Анализ базовых принципов построения С целью решения поставленной задачи произведем анализ эффективности применения в кодовых масках различных первичных кодов и методов устранения неоднозначности для случая построения ЦПП в нормальный двоичный n-разрядный код, функция преобразования которого в общем виде выражается соотношением { },H,,,N, H Dq, q xEntN 110 −∈=      = … где q – шаг квантования, D – диапазон перемещений, H – число уровней квантования (мощность кода N). Рассматривались случаи оцифровки кодовой маски в безизбыточных нор- мальном и отраженном (коде Грея) двоичных кодах и двоичном коде на основе безизбы- точных кодовых колец, а также кодов, построенных с избыточностью, двоично- сдвинутого кода и кодов на основе кодовых колец, единичного позиционного кода и единичного кода с повторением и инверсией. Учитывались свойства первичного кода (табл.1): позиционный (П) и однопеременный ОК) код и цикличность (Ц) строк матрицы кодовых комбинаций. Устранение неоднозначности считывания произво- дилось методами двойной щетки, V-щетки и однопеременного кодирования (ОК) [4]. Сложность структуры оценивалась числом считывающих элементов (NСЭ), числом кодовых дорожек (NКД), объемом оборудования (далее объемом), дешифра- тора (ДШ), осуществляющего перекодировку, и точностью изготовления ∆. Как явствует из табл. 1, между свойствами первичных кодов, используемых при построении кодовых масок (кодовых шкал), и конструктивно-технологическими параметрами, характеризующими сложность структуры преобразователя, существует определенная взаимосвязь, которая может быть эффективно использована при решении задач оптимизации блочно-модульных структур ЦПП. Так, безизбыточные позиционные коды уменьшают объем дешифраторов и количество кодовых дорожек. Безизбыточный отраженный позиционный код (ОК Грея) в сравнении с нормальным двоичным кодом упрощает считывающую систему. Комбинаторные коды кольцевого кодирования на основе кодовых колец значительно уменьшают число кодовых дорожек, но усложняют считывающую систему и дешифратор, что обусловлено цикличностью таблицы кодовых комбинаций, число строк которой равно числу СЭ, а число столбцов – числу квантов H кодовой шкалы. Сопоставление методов устранения неоднозначности считывания показывает, что с точки зрения точностных требований методы равноценны, однако в случае ОК требуется в два раза меньше СЭ. Значительно снижаются точностные требо- вания к старшим разрядам в случае применения модификации двойной щетки (V-щетки). Таким образом, каждый из альтернативных базовых вариантов построения обладает недостатками, препятствующими применению в чистом виде, так как при этом в ряде применений, как правило, не обеспечиваются заданные характеристики Фотоэлектрические цифровые преобразователи перемещений... «Штучний інтелект» 3’2008 275 4Г преобразования. Вместе с тем выявлено, что уменьшение объема ДШ достигается применением позиционных кодов, числа СЭ – применением ОК, а числа КД – шкал на основе кодовых колец. Таблица 1 – Сравнительная характеристика эффективности первичных кодов, используемых в кодовых масках Первичный код Метод считывания Сложность структуры Тип двоичного кода Свойства кода и матрицы кодовых комбинаций NКД NСЭ ∆ П ОК Ц Позиционный безизбыточный + – – двойной щетки n 2n–1 ≤ 0,5q + – – V-щетки n 2n–1 ≤ 0,25ql Позиционный двоично-сдвинутый + – – двойной щетки 2n 2n–1 ≤ 0,5q + – – V-щетки 2n 2n–1 ≤ 0,25ql Позиционный безизбыточный отраженный + + – ОК n n ≤ 0,5q Безизбыточный коль- цевого кодирования – – + двойной щетки 2 2n–1 ≤ 0,5q Позиционный единичный + – + с перекрытием зон считывания 1 2n ≤ 0,5q Единичный инверсный – + + ОК 1 2n-1 ≤ 0,5q Синтез обобщенных структур Возможности комбинирования известных базовых принципов построения ЦПП пространственного кодирования открываются организацией параллельных каналов преобразования, в каждом из которых производится преобразование перемещения в соответствующую группу разрядов выходного кода, что связано с представлением цифрового эквивалента N в обобщенной позиционной системе счисления [18], груп- пы разрядов которых представляют собой двоичный код его разрядных цифр ( ) { },H,,,N,,N,,NN pl 1101 −∈= ……… где { }1,,1,0 −∈ ll HN … – цифра l-го разряда. При этом функция преобразования l-го канала представляет собой периодическую функцию с периодом lll qHD = : ,p,l,Hmod D xEnt D xFrHEntN l ll ll 1=      =            = где период первого канала равен диапазону всего ЦПП .1 DD = В частном случае выбора ,p,l,H ln l 12 == выходной код представляет собой n- разрядный двоичный код, l-я группа разрядов которого формируется l-м каналом, .nn p l l∑ = = 1 При этом функция преобразования N такого преобразователя может быть найдена преобразованием позиционной системы счисления с основанием H в обобщенную пози- ционную систему с основаниями ,p,l,H ln l 12 == где ,HH p l l∏ = = 1 что соответствует раз- Габидулин М.А. «Искусственный интеллект» 3’2008 276 4Г биению (декомпозиции) исходной структуры на отдельные субблоки или модули. Откуда следует, что исходные структуры имеют двойственный характер. С одной стороны, их можно трактовать как n-разрядные, с другой, как одноразрядные, формирующие соответ- ствующие группы разрядов, что позволяет их комбинировать в различных сочетаниях. По сложившейся терминологии ЦПП, осуществляющие параллельное преобразова- ние перемещений несколькими каналами преобразования, названы многоотсчетными [17], где каждый из каналов формирует отсчет соответствующей группы разрядов выходного кода. В этом контексте традиционные преобразователи считывания являются много- отсчетными с числом каналов, равным числу разрядов выходного кода. Поэтому моно- тонная функция преобразования ЦПП в двоично-(H1, …, Hl, …, Hp)-ичный код может быть синтезирована как с помощью вышеупомянутых методов устранения неоднознач- ности, так и методов согласования отсчетов. Следует отметить, что данные термины являются синонимами и обозначают операцию, заключающуюся в обеспечении одно- значного соответствия между упорядоченной в функции перемещения последователь- ностью кодовых комбинаций на выходе преобразователя и заданной таблицей кодовых комбинаций, но реализуемую различно. Операция, обеспечивающая синхронные и син- фазные изменения сигналов n-разрядного двоичного кода в соответствии с заданной фун- кцией преобразования в многоотсчетных ЦПП названа согласованием отсчетов потому, что синфазирование осуществляется устранением рассогласования между отсчетами. Так как преобразователи считывания представляют собой частный случай много- отсчетных преобразователей, общим случаем которых являются ЦПП в двоично-(H1, …, Hl, …, Hp)-ичный код, если считать p-й и 1-й каналы – точным и грубым отсчетами (ТО и ГО), остальные средними отсчетами (СО), а разряды в преобразователях считывания – отсчетами, блочно-модульные структуры последних будем считать обобщенными. Согласно вышесказанному обобщенные структуры должны состоять из p отсчетов (далее каналов), основные принципы построения которых обусловлены необходимостью устранения неоднозначности при считывании разрядных цифр в каждом из каналов, а также рассогласования между каналами. В зависимости от метода устранения неодно- значности возможны три типа структур: А, Б и В (рис. 1). pnpa , 1,pa 1,la lnla , 1,1a 1,1 na x pnpa , 1,pa 1,la lnla , 1,1a 1,1 na x pnpa , 1,pa 1,la lnla , 1,1a 1,1 na x а) б) в) Рисунок 1 – Обобщенные структуры ЦПП с устранением неоднозначности считывания методами двойной щетки (а), V-щетки (б) и ОК (в) Фотоэлектрические цифровые преобразователи перемещений... «Штучний інтелект» 3’2008 277 4Г Структура А построена на основе метода двойной щетки (рис. 1а) и состоит из p разрядных ЦППl. Управление считыванием первичного кода во всех каналах 11 −= p,l осуществляется с помощью сигнала ap,1 старшего разряда канала группы младших разрядов. Разряды выходного кода li,l n,i,p,l;a 111 =−= формируются мультиплекси- рованием разрядов первичного кода, образуемых компарированием двух групп сигналов кодовых дорожек, сдвинутых относительно начала отсчета ,aaaaa ,pi,l,pi,li,l 11 ′′+′= где i,li,l a,a ′′′ – сигналы, сдвинутые на опережение и отставание на 4 1−pq . Отсюда при p ≥ 2 допуски на погрешности в каналах старших разрядов в 0,5Hp раз больше, чем при одноканальном варианте. В структуре Б на основе метода V-щетки (рис. 1б) сигнал, управляющий считыванием в l-канале, формируется старшим разрядом ЦППl+1, смежного (l+1)-ка- нала. Поэтому допуски на погрешности в каналах старших разрядов значительно расширяются и составляют .ql 4 ≤∆ Рассмотрим применение в данных структурах в качестве первичных кодов, кодирующих цифры Nl группами двоичных разрядов ,a,,a ln,l,l …1 безизбыточных двоичных кодов мощности Hl. Поскольку требования к точности каналов 11 −= p,l одинаковы, метод двойной щетки позволяет организовать не более 2 каналов, так как каналы старших разрядов можно рассматривать как один канал, формирующий группу из n–np старших разрядов. При этом в случае двоичного нормального кода в группе младших разрядов неоднозначность может быть устранена любым из известных методов. Так, в [19] описан преобразователь считывания с устранением неоднозначности в группе младших разрядов методом V-щетки, а в группе старших разрядов – методом двойной щетки. В сравнении с одноканальным вариантом при этом дополнительно упрощается считывающая система, так как щели диафрагмы располагаются в узком секторе кодовой маски. Метод V-щетки позволяет организовать p ≥ 2 каналов. В случае применения безиз- быточных двоичных кодов на основе кодовых колец формирование разрядов p группами позволяет вместо одного кодового кольца длины nH 2= использовать p кодовых колец длины p,l,H ln l 12 == . Это приводит к значительному упрощению дешифратора, так как вместо дешифратора, объем которого пропорционален n p l lHH 2 1 ∏ = == , используется p дешифраторов с объемом, пропорциональным ∑ = p l lH 1 . Однако пропорционально числу каналов увеличивается также количество кодовых дорожек 1КД += pN . В структуре В разряды выходного кода считываются напрямую с кодовой маски, закодированной ОК, однако допуски к погрешностям одинаковы для всех разрядов 2 pq ≤∆ и для безизбыточных ОК возможны только одноканальные структуры, но ОК с избыточностью позволяют организовать p ≥ 2 каналов, что значительно уменьшает число СЭ при заданной мощности кода. При этом большой интерес представляют ОК, порождаемые кодовыми кольцами, позволяющие уменьшить число КД в сравнении со случаем применения нормальных двоичных кодов. Из таблицы единичного инверсного Габидулин М.А. «Искусственный интеллект» 3’2008 278 4Г кода, состоящего из 0,5H1 нулей и единиц, следует, что канал старших разрядов должен иметь 0,5H1 СЭ, а каждый l-й канал для pl ,2= – Hl – 1 СЭ, считывающих сигналы с l-й КД. Их кодовым участкам, имеющим шаг ql, соответствуют кодовые кольца длины ∏ = l l lH 1 , состоящие из ∏ − = 1 1 5,0 l l lH идентичных кодовых колец 00…011…1 длины ln lH 22 = . При этом общее число СЭ ( ) ( ) ll n l n p l n p l l HpHHN 2;1221 2 1 12 1 СЭ 1 =−+−=−+= − == ∑∑ . Выражение характеризует собой структуру с кодовой маской в ОК, частными случаями которой являются известные структуры. Поэтому, варьируя числом каналов p и числом разрядов nl в каналах, можно оптимизировать структуру по числу КД за счет увеличения числа СЭ в допустимых пределах. Так, в случае plnnl ,2;11 =−= получим структуру, характеризуемую соотноше- нием ( ) ( ) 11;112 1 1 СЭ 1 +−=+−= − pnnpN n , в которой частные кодовые кольца во всех ка- налах имеют одинаковую длину 121 nH = . Частными случаями данной структуры при p = n и p = 1 являются известные пре- образователи с кодовой маской Грея и кодовым кольцом длины nH 2= , а также преобра- зователь угла [20] в 7-разрядный код Грея при выборе 2,3,3 321 ==== nnnp и NСЭ = 10, в котором число СЭ уменьшено в 6,4 раза в сравнении с одноканальным аналогом. Таким образом, показано, что формирование разрядов в соответствии с представ- лением N в обобщенной отраженной или нормальной позиционной системе счисления с использованием традиционных методов считывания позволяет в зависимости от исполь- зуемого первичного кода снизить требования к точности выполнения каналов, уменьшить объем оборудования ДШ, число КД и СЭ. Однако недостатки одноканальных вариантов, связанные с используемыми методами считывания, по-прежнему не устраняются. В связи с этим проанализируем случай считывания разрядных цифр в каналах в ОК и устранения рассогласования каналов методом V-щетки. Сравнительный анализ устра- нения неоднозначности считывания в l-м канале методами ОК и V-щетки показал, что для того, чтобы требования к точности l-го канала были ниже, чем к (l+1)-му каналу, во-первых, необходимо осуществлять преобразование в обычной системе счисления. Во-вторых, для устранения неоднозначности считывание должно производиться последовательно группа- ми, начиная с группы младших разрядов, как в случае V-щетки. В-третьих, границы кодо- вых участков функции преобразования l-го канала должны задаваться границами кодовых участков (l+1)-го канала. В-четвертых, первичный код должен быть ОК. В-пятых, чтобы сформировать первичным кодом nl-разрядный выходной код l-го канала кодовыми участками, границы которых определяются сигналом (l+1)-го канала, он должен быть избыточным. Так, в случае V-щетки используется 2nl-разрядный первичный код мощности 2Hl, эквивалентный (nl+1)-разрядному двоичному нормальному коду. Поэтому, сформировав функцию преобразования ∗ lN ″ в ОК со сдвигом на отставание на ,ql 4 может быть полу- чен нормальный двоичный nl-разрядный код. Число разрядов ОК должно быть равно nl + 1. При этом число СЭ уменьшается в два раза. Для устранения неоднозначности V-щеткой функция lN ′′ может быть получена преобразованием кода Грея ∗ lN ″ в нормаль- Фотоэлектрические цифровые преобразователи перемещений... «Штучний інтелект» 3’2008 279 4Г ный двоичный код, а функция lN ′ может быть получена сдвигом lN ′′ в сторону опережения на 2 lq прибавлением +1. Схему можно упростить, совместив операции сложения и логи- ческого выбора lN ′ или lN ′′ , формируя lN с помощью сумматора двоичных чисел [21]. Таким образом, упрощение считывающей системы l-го канала при одновременном снижении точностных требований достигается в случае первичной характеристики, формируемой в ОК мощности 2Hl и смещенной на отставание на , 4 lq и последующей коррекции значащих разрядов нормального двоичного кода канала на +1. Известный метод согласования отсчетов коррекцией характеристики на ±1 или +1 можно рас- сматривать как развитие метода двойной щетки на случай, когда характеристики преобразования сдвигаются сумматором двоичных чисел, а зоны считывания форми- руются несколькими старшими разрядами (l+1)-го канала. Причем ширина зон считывания составляет m lq 2 , что позволяет увеличить допуски на погрешности l-го канала [13] до .2, 2 11 2 1 ≥      −≤∆ − mq m l ЦПП [22] на основе ОК для первичного кодирования характеристики каждого разряда и коррекцией на +1 значащих разрядов l-го канала старшими разрядами (l+1)-го канала имеют структуру (рис. 2а), представляющую собой общий случай преобразова- телей с организацией связи между каналами методом обобщенной V-щетки. а) структурная схема б) диаграмма сигналов l-го и (l + 1)-каналов для m=1 Рисунок 2 – Структура ЦПП с устранением не однозначности в каналах считыванием ОК, а рассогласования между каналами V-щеткой, реализуемой коррекцией на +1 значащих разрядов l-го канала: ll nlmll aaa ,,1, ,,,, …… – цифры значащих разрядов l-го канала; ml – число старших разрядов (l+1)-канала, равное числу младших согласующих разрядов l-канала; A, B – зоны считывания двоично- сдвинутого кода Габидулин М.А. «Искусственный интеллект» 3’2008 280 4Г Анализ (рис. 2б) показывает, что (nl+1)-разрядный ОК, считываемый вместе со стар- шим разрядом 1,1+la кода (l+1)-го канала, образует (nl +2)-разрядный ОК мощности 4Hl. Отсюда следует, что nl старших разрядов представляют собой значащие разряды выход- ного кода l-го канала, согласованные с (l+1)-м каналом. Причем lN можно получить, производя перекодировку ∗ lN ″ описанным выше образом. Следовательно, метод ассоциа- тивного считывания также представляет собой разновидность метода V-щетки. Заключение Таким образом, выявлены пути совершенствования и даны анализ и синтез обобщенных многоотсчетных структур ФЦПП пространственного кодирования и классификация, учитывающая структуру кодовой маски и метод устранения неодно- значности и/или согласования отсчетов и отвечающая задачам структурного синтеза и оптимизации. Литература 1. Макаров И.М., Лохин В.М., Манько С.В., Романов М.П. Создание интеллектуальных систем автома- тизации и управления на основе современных информационных технологий // Мехатроника, автома- тизация, управление. – 2007. – № 4. – С.13-20. 2. Управляющие и вычислительные устройства роботизированных комплексов на базе микроЭВМ: Учеб. пособ. для техн. вузов / В.С. Медведев, Г.А. Орлов, Ю.И. Рассадкин и др. / Под общ. ред. В.С. Медведева. – М.: Высш.шк., 1990. – 239 с. 3. Домрачев В.Г. и др. Схемотехника цифровых преобразователей перемещений: Справоч. пособ. / В.Г. Домрачев, В.Р. Матвеевский. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 392 с. 4. Высокоточные преобразователи угловых перемещений / Э.Н. Асиновский, А.А. Ахметжанов, М.А. Габи- дулин и др. / Под общ. ред. А.А. Ахметжанова. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 128 с. 5. Габидулин М.А. Современное состояние и тенденции развития фотоэлектрических цифровых преобразователей перемещений // Фотоэлектрические цифровые преобразователи угловых и линейных перемещений. Сб. тезисов докл. Всесоюзн. совещ.-семинара. – Ереван: АН Арм. ССР, 1988. – С.32-33. 6. Габидулин М.А. Оптимизация считывающей системы фотоэлектрического цифрового преобразо- вателя угла и скорости // Материалы международной н.-т. конференции. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ. – 2007. – С. 189-194. 7. Вульвет Дж. Датчики в цифровых системах: Пер. с англ. В.В. Малова / Под. ред. А.С. Яроменка. – М.: Энергоиздат, 1981. – 200 с. 8. Гитис Э.И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. – Изд. 3-е, перераб. – М.: Энергия, 1975. – 448 с. 9. Фотоэлектрические преобразователи информации / Л.Н. Преснухин, В.Ф. Шаньгин, С.А. Майоров, И.В. Меськин / Под ред. Л.Н. Преснухина. – М.: Машиностроение, 1974. – 376 с. 10. Клейн М.Л., Морган Г.С., Аронсон М.Г. Цифровая техника для вычислений и управления: Пер. с англ. Л.А.Чаракова / Под ред. В.Б. Ушакова. – М.: Изд. ИЛ, 1960. – 386 с. 11. Филиппов В.Г. Цифраторы перемещений. – Воениздат, 1965. – 144 с. 12. Коротков С.В., Максимов В.П., Мясников В.А. О согласовании отсчетов в многоотсчетных преобразователях «вал-цифра» // Автоматизированный электропривод. – Л.: Наука, 1965. 13. Горяинов О.А., Габидулин М.А. Согласование отсчетов в многоотсчетных преобразователях угол-код // Техника преобразования информации. Сб. научн. тр. – М.: МИРЭА, 1975. – Вып. 83. – С. 17-23. 14. Домрачев В.Г., Мейко Б.С. Цифровые преобразователи угла: Принципы построения, теория точности, методы контроля. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 328 с. 15. Мольнар А.Г. О структуре кодовых масок для преобразователей угла в код // Устройства и системы автоматики. Сб. научн. тр. – М.: МИЭМ.– 1972. – Вып. 26. – С. 81-85. 16. Шарин Ю.С., Либерман Я.Л., Анахов В.Я. Комбинаторные шкалы в системах автоматики. – М.: Энергия, 1973. – 112 с. (Б-ка по автоматике. Вып. 491) Фотоэлектрические цифровые преобразователи перемещений... «Штучний інтелект» 3’2008 281 4Г 17. Горяинов О.А., Габидулин М.А. Методы построения, современное состояние и основные направления развития преобразователей угловых и линейных перемещений в двоичный код // Техника преобра- зования информации. Сб. научн. тр. – М.: МИРЭА, 1975. – Вып. 83. – С. 3-12. 18. Габидулин М.А. Формализованный синтез обобщенных структур блочно-модульных абсолютных цифровых преобразователей перемещений // 56НТК МИРЭА. Сб. трудов. – М.: МИРЭА, 2006. – Ч. 3. – С. 59-64. 19. Кодовые измерительные угловых перемещений // Контрольно-измерительная техника. – М.: 1984. – № 23. – С. 20-25. – (Экспресс-информация). 20. А.С. 149949 СССР. Способ рефлексного кодирования угловых перемещений / Л.В. Жданов // Открытия. Изобретения. – 1962. – № 17. 21. Габидулин М.А., Драгонер В.В. Теоретический анализ возможности согласования отсчетов в много- отсчетных цифровых преобразователях перемещений с помощью сумматоров // Исследования новых микроэлектронных приборов и устройств. Вопросы электроники: межвуз. сб. научн. тр. – Кишинев: Штиинца, 1987. – С. 90-93. 22. А.С. 959122 СССР. Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код / М.А. Габидулин, П.С. Плотников, А.В. Киселев и др. // Открытия. Изобретения. – 1982. – № 34. М.А. Габідулін Фотоелектричні цифрові перетворювачі переміщень просторового кодування Роглянуті шляхи удосконалення фотоелектричних цифрових перетворювачів переміщень просторового кодування. Подані аналіз і синтез іх узагальнених структур. M.A. Gabidulin Photo-electric Digitizers of Movings of Spatial Coding Ways of perfection of photo-electric digitizers of movings of spatial coding are considered. Analysis and synthesis of their generalized structures are given. Статья поступила в редакцию 10.07.2008.

Фотоэлектрические цифровые преобразователи перемещений пространственного кодирования

Institution

Ähnliche Einträge