Тут-то я и подкинул идейку считать импульсы - по аналогии с колесиками на компьютерных мышках - в них были проделаны щели, через которые то проходил, то не проходил свет от светодиодов - схема считала количество импульсов и таким образом вычисляла проходимое расстояние. Попробовали. Точность повысилась до десятой доли миллиметра - сотни микрон - этого было достаточно для девяноста процентов всех обрабатываемых поверхностей, что потенциально избавит от ручного управления станками на большинстве операций. Но, раз мы взялись за решение этой проблемы, нам хотелось довести точности до микронных допусков. А для этого требовалось вообще избавиться от механических элементов в системе измерений, а то сейчас колесико с прорезями каталось по длинной зубчатой рейке, да к тому же для повышения разрешающей способности его подключили через мультипликатор - сами-то размеры колесиков и реек были небольшими, как в часах, но, раз есть механический контакт, он будет изнашиваться, тем более что мультипликатор был очень нагруженной частью.
К счастью, такие приборы у нас уже были - дифракционные решетки. Когда по ним перемещается световое пятно, решетка разлагает его на полосы, которые также двигаются - вот и появляются импульсы, которые можно считать. Ну а считать мы уже умели. И, так как точность разложения зависела от шага решетки, то ею можно было управлять, создавая решетки с разным шагом - то есть мы могли управлять и нужной точностью измерений. А если ее не хватит либо решетки получатся слишком трудоемкими - ставим две решетки, которые последовательно разлагают световое пятно и затем получающиеся из него полосы. Дело в шляпе.
Класс ! Точность измерений возросла до единиц микрон. Это если двигать решетки вручную, при неработающем станке. Когда же началось точение, аппаратура повела себя как взбесившийся заяц - постоянные включения-переключения привода каретки вперед-назад, причем неравномерно - то проедет вперед, а назад не стронется, то наоборот - отскочит на пару миллиметров - поверхность получалась даже хуже, чем с первоначальным вариантом - с механическими контактами. Вырубили станок, проверили схему, привод - ничего подозрительного. Снова включили, получили "зайца" и снова выключили. Сели думать.
Вибрации ! Резание создавало вибрации, которые передавались на решетку и она гоняла импульсы туда-сюда, причем интенсивными пакетами - дернет вперед - пошли импульсы одного направления, дернет назад - другого. Причем импульсы бегали настолько быстро, что часть импульсов пакета проскакивала мимо схемы - она просто не успевала их отработать, так как шел перенос от предыдущего импульса, и новый попадал между тактами, поэтому измеренное передвижение получалось небольшим, меньше чем фактический сдвиг от вибрации. А от других пакетов все импульсы успевали отработаться, так как толчок от вибрации был медленнее - и вот каретка отъезжала на большее расстояние.
Ну, "дребезг клавиш" был для меня не пустым звуком. Ввели соответствующую схему - поставили стандартную схему на триггерах и RC-цепочке. Н-н-ну-у-у-у ... да-а-а-а, количество импульсов снизилось, хотя что-то все-равно порой проскакивало мимо кассы. В общем - импульсы из-за вибрации - все-таки не дребезг - они и в самом деле показывают положение инструмента. Вот только надо их как-то фильтровать - считать, но не использовать. В итоге пока поставили обычный сдвиговый регистр - в нем не было переноса разрядов, поэтому он работал гораздо быстрее счетчика и успевал отработать все имупльсы. А уже его выход поступал на счетчик. То есть счетчик теперь считал импульсы не непосредственно от решетки, а от сдвигового регистра - последний как бы делил количество импульсов на количество своих разрядов - скажем, работает в нем четыре разряда - и частота тиков будет в четыре раза меньше. Это снижало точность измерений в те же четыре раза.
Но иногда и этого не хватало. Вроде бы начнешь работу - четырех разрядов достаточно, а поработаешь - и снова начинается дребезг, приходится увеличивать количество разрядов - вначале просто перепаивали проводники, потом поставили штырьковые перемычки и меняли разрядность их переставлением, потом тупо добавили регистр, в котором задавалась маска для нужного разряда - чтобы управлять программно, хотя необходимость переключения пока отслеживали вручную. В итоге недели через три кто-то заметил, что меньше разрядов требуется на новом резце, а когда он поработает - количество разрядов требуется увеличить.
- Ха ! - сказали наши разработчики - Так это из-за изношенности резца ! Он притупляется, точение начинает идти хуже - вот и возрастают вибрации !!!
- Ну молодцы. И как это отслеживать автоматически ?
В итоге пришли к следующему. Нам ведь известно, куда движется станок. И если поступают импульсы обратного значения - значит, это вибрация. Вот и стали считать такие импульсы - как только они начинали "зашкаливать" за текущую разрядность сдвигового регистра - программа просто увеличивала количество его разрядов - так-то его разрядность была уже восемь бит, а с какого конкретно бита брать сигнал переноса и зацикливания - за это отвечал отдельный регистр-маска. Заодно мы научились программным способом отслеживать износ инструмента -подизносился - и уменьшаем подачу, а то и сигнализируем оператору, что пора менять резец.
