Введение к работе
'Актуальность проблемы. Применение ЭВМ в информационно-измерительных и автоматизированных системах управления обусловило широкое развитие устройств аналого-цифрового преобразования, одним из видов которых являются преобразователи перемещения в код. В последнее время наряду с традиционными требованиями по точности, быстродействию, помехоустойчивости, существенное значение приобрели предъявляемые к устройствам кодирования требования по технологичности, надежности и массо-габаритным характеристикам.
В большей степени традиционным требованиям удовлетворяют преобразователи с непосредственным преобразованием перемещения в код на основе считывания с'использованием пространственного кодирования. Однако, широкому применению таких преобразователей в значительной мере препятствуют их более высокая стоимооть, трудоемкость изготовления, увеличенные габариты и масса по сравнению о преобразователями, в которых перемещение преобразуется в код косвенно. Повышение надежности преобразователей перемещения с традиционными кодовыми шкалами (КШ) за счет резервирования системы считывания и использования корректирующих кодсз также приводит к ухудшению этих характеристик. Указанные недостатки выззаны, в основном, сложной конструкцией КШ, обусловленной структурой применяемых для их построения кодов - обыкновенного двоичного или кода Грея.
Современные преобразователи перемещения строятся на основе различных физических и структурных принципов. При этом существенный вклад в развитие таких устройств вносит микроэлектроника, использование которой позволяет более полно решить проблему технологичности, обеспечив максимальное упрощение прецизионных механических узлов, основным из которых является КШ.' Известен ряд работ, посвященных вопросам синтеза КШ, трудоемкость изготовления которых з 2-8 раз, а габариты приблизительно в два раза меньше по сравнению со шкалами, имеющими кодовую маску (КМ), выполненную в обыкновенном двоичном или в традиционном коде Грея. Значительный вклад в решение данных вопросов внесли В. Г.Домрачев, Б.С.Кейко, А.Е.Городецкий, В.В.Кривенков, И.В.Меськин, Ю. С.Шарин и др. Однако, вопросы разработки новых типов кодовых шкал не содержат з себе проблемы повышения надежности преобразователей.
Поэтому актуальной является проблема синтеза и исследования нового типа КШ. которые позволили бы на своей основе создавать преобразователи перемещения с улучшенными массо-габаритными, технологическими и одновременно надежностными характеристиками.
Предметом исследований являются рекурсивные линейные и нелинейные двоичные последовательности и КШ на их основе.
Цель работы заключается в развитии методов построения к использования кодовых шкал для преобразования перемещений.
Задачи исследования включают в себя следующие этапы:
-анализ известных КШ преобразователей перемещений, построенных по методу считывания;
-разработка комплекса общих требований к КШ;
-разработка я исследование методов построения КШ на основе рекурсивных последовательностей;
-разработка и исследование методов размещения информационных СЭ на рекурсивных кодовых шкалах;
-разработка и исследование методов размещения корректирующих СЭ на рекурсивных кодовых шкалах;
-разработка и исследование методов и средств преобразования рекурсивных кодов в обыкновенный двоичный код (ОДК);
-разработка структур преобразователей перемещения с. рекурсивными кодовыми шкалами.
Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:
-показана принципиальная возможность использования рекурсивных двоичных последовательностей (псевдослучайных последовательностей максимальной длины, композиционных последовательностей и нелинейных последовательностей) для кодирования угловых и линейных перемещений;
-предложены, теоретически обоснованы и подтверждены результатами моделирования на ЭБМ методы построения однодорожечных и двухдорожечкых рекурсивных кодовых шкал (псевдослучайных кодовых шкал, композиционных кодовых шкал и КШ на основе нелинейных последовательностей) ;
-предложен и теоретически обоснован метод построения преобразователей угла на основе композиции из псевдослучайных КШ;
-предложен и теоретически обоснован метод устранения неоднозначности считывания 'информации с псевдослучайных и композиционных
НШ (модифицированный метод "двойной щетки");
-получены аналитические выражения для расчета числа физически наносимых границ смены рисунка маски рекурсивных КШ;
-предложена классификация рекурсивных КШ по типу используемых двоичных последовательностей' . '
-предложены, теоретически обоснованы и подтверждены результатами моделирования на ЭВМ методы размещения с произвольным тагом информационных СЭ на псевдослучайных и композиционных КШ:
-получены аналитические выражения для сценки корректности размещения с постоянным шагом информационных СЭ на псевдослучайных и композиционных КШ;
-предложен и теоретически иоследован метод формирования с псевдослучайных и композиционных КШ корректирующих кодов;
-разработан алгоритм расчета координат установки .корректирующих СЭ на псевдослучайных и композиционных КШ;
-предложен, теоретически обоснован и подтвержден результатами моделировании \'л ЭВМ метод преобразования рекурсивных кодэв в ОДК;
-предложены и теоретически исследованы методы декомпозиции композиционных кодов.
Практическая ценность выполненных исследований заключается в разработке нового типа КШ, позволяющих строить на своей основе преобразователи перемещения с улучшенными массо-габаритными, технологическими и одновременно надежностными характеристиками.
Основные научно-методические результаты исследования получили внедрение на предприятиях п/я А-1129 (1988г.), в Кировском электромашиностроительном производственном объединении им. Лепсе (1988 г.), в инженерном центре "Электрокаплеструйная технология" (1989 г.), а также использованы на кафьдре ВТ СП6ГИТМ0 (ТУ) и в Арзамасском филиале Нижегородского государственного технического университета на кафедрах "Авиационные приборы и узлы" и "Технология машиностроения".
На защиту выносятся:
1.Принципы построения рекурсивных кодовых шкал - псевдослучайных кодовых шкал, композиционных кодовых шкал и кодовых шкал на основе нелинейных последовательностей. .
2. Методы размещения информационных считывающих элементов, на рекурсивных кодовых шкалах.
-
Методы размещения корректирующих считывающих элементов на рекурсивных кодовых шкалах (псевдослучайных и композиционных).
-
Методы к средства преобразования рекурсивных кодов в обыкновенный двоичный код.
5.Структуры преобразователей перемещения на основе рекурсивных кодовых шкал.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на Всесоюзной конференции "Функциональная оптоэлектроника в вычислительной технике и устройствах управления" (Тбилиси, 1986), Всесоюзной конференции "Оптоэлектронные методы и средства обработки изображений" (Винница-Тбилиси. 1987), Всесоюзном совещании-семинаре "Фотоэлектрические цифровые преобразователи угловых и линейных перемещений" (Горис. 1988), 5-м Всесоюзном совещании "Оптические сканирующие устройства и измерительные приборы на их основе" (Барнаул, 1990), Второй Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук" (Москва, 1994), Международной научно-технической конференции "Новые информационные технологии и системы" (Пенза, 1994), 4-й Всероссийской конференции. "Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического и машинного моделирования" (Тамбов, 1995), 9-th International Conferece "Systems for Automation of Engineering and Reseach" (SAER'95) and DECUS National Users Group Seminar'95 (Sofia, 1995), 2-ой межведомственной конференции "Проблемные вопросы сбора, обработки и передачи информации в сложных радиотехнических системах" (Пушкин, 1995), 7-й научно-технической конференции "Экстремальная робототехника" (С-Петербург, 1996).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 43 работы, включая 3 авторских свидетельства на изобретения.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения и списка цитируемой литературы. . Она содержит 217 страниц машинописного текста. S5 рисунков :: 28 таблиц. Список литературы включает 12Э наименования.
