Фотоэлектрический преобразователь перемещений

Фотоэлектрический преобразователь перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕиЩШЙ по авт. св. № 1046612, отличающийся тем, что, с целью понлшения достоверности измерений, он снабжен четвертым фотоприемником и масштабным усилителем , выходы первого, третьего и четвертого фотоприемников подключены к соответствующим входам масштабного усилителя, выход которого связан с блоком логической обработки, на. измерительный и индикаторный регистры нанесено по дополнительной маске, каждая из которых представляет собой набор п щелей (,2,3...), на каждом растре ось симметрии длины дополнительной маски сдвинута относительно грани одного из штрихов растрового участка на 1/8 шага растра. « (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3 @ G 01 В 21/00

OI1HGAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1046612 (21) 3008671/18-28 (22) 24.11 ° 80 (46) 30.04.84. Бюл. Ф 16 (72) P.-T.К. Дзетавяцкас, Г.С. Жаунеров, Л.И. Кулис и Б.И. Минцерис (71) Вильнюсский филиал Экспериментального научно-исследовательского института металлорежущих станков (53) 531.71:531.14(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 1046612, кл. G 01 В 21/00, 1978 (прототип). (54)(57) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ по авт. св.

У 1046612, отличающийся

„„SU„„1089411 A тем, что, с целью повышения достоверности измерений, он снабжен четвертым фотоприемником и масштабным усилителем, выходы первого, третьего и четвертого фотоприемников подключены . к соответствующим входам масштабного усилителя, выход которого связан с блоком логической обработки, на измерительный и индикаторный регистры нанесено по дополнительной маске, каждая из которых представляет собой набор и щелей (n=l,2,3...), на каждом растре ось симметрии длины дополнительной маски сдвинута относительно грани одного из штрихов растрового участка на 1/8 шага растра. Я

Осветитель 1 с .помощью конденсатора создает параллельный световой поток. При перемещении измерительной растровой дорожки 7 измерительного растра (диска или шкалы) 5, связанной с перемещаемым объектом относительно растровых участков 4 индикаторного растра 3, растровое сопряжение моду» лирует световой поток, который, с помощ;ью фотоприемников 10-12 преобразовывается в электрические сигналы пропорционепьние яяп@ сояДН и. яяфця т. е. синусоидальньп, косинусоидальньпЪ и синусоидальный, т.е. инвертированный (si si©l80 )3, где

QH — параметр перемещения (линейного— линейное перемещение, угловогоугол поворота). При наличии фона, бликов и т.п. наряду с измерительными сигналами на фотоприемниках 10-12 образуются и постоянные составляющие, т,е. сигналы на фотоприемниках имеют вид

f 108941

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительных системах металлорежущих станков и координатноизмерительных машин с программным управлением.

По основному авт. св. У 1046612 известен фотоэлектрический преобразователь перемещений, содержащий осветитель, конденсатор, из- 10 мерительный растр с растровой дорожкой постоянного шага, индикаторный растр с тремя растровыми участками со штрихами того же шага, сдвинутыми один относительно другого на чет- 15 верть шага, три фотоприемника, расположенные напротив участков индикаторного растра, два суммирующих уси лителя, к первым входам которых подключены первый и второй фотоприем- 20 ники, к вторым входам подсоединены второй и третий фотоприемники, выходы суммирующих усилителей подключены к блоку логическои обработки Г 1 3.

Однако в известном преобразовате- 25 ле при многооборотном вращении и реверсе возможна неоднозначность измерения перемещений, так как отсутствует сигнал начала отсчета, кроме того, невозможен возврат в начальное угловое или линейное положение, что особенно важно при нарезании резьб на металлорежущих станках.

Цель изобретения — повышение дос35 товерности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что фотоэлектрический преобразователь перемещений снабжен четвер™м фотоприемником, Расположен- о 40 ным напротив дополнительных масок, и масштабным усилителем, выходы первого, третьего и четвертого фотоприемников подключены к соответствующим входам масштабного усилителя, выход 45 которого связан с блоком логической обработки, на измерительный и индикаторный растры нанесено IIQ дополнительной маске, каждая из которых представляет собой набор п щелей (nl 2,3...), на каждом растре ось симметрии длины дополнительной маски сдвинута относительно грани одного из штрихов растрового участка íà 1/8 шага растра.

Ha,фиг. 1 изображена структурная

55 схема преобразователя перемещений; на фиг. 2 — диаграмма сигналов; на фиг. 3 - маска и форма сигналов начала измерения при одной щели (и 1); на фиг. 4 — то же, при и щелях (n3) на масках.

Преобразователь содержит осветитель 1, конденсатор 2, индикаторный растр 3 с тремя нанесенными растровыми участками 4, сдвинутыми один относительно другого на 1/4 шага растра и имеющими штрихи того же шага, что и измерительный растр 5, и маской 6, представляющей собой набор и щелей, где n=-1,2,3... (на фиг. 3 показан частный случай одной щели при п=1), ось симметрии длины маски сдвинута относительно грани одного из штифтов растрового участка на 1/8 шага, на измерительном растре 5 нанесена. измерительная растровая дорожка 7 постоянного шага и маска 8, ось симметрии длины маски

8 сдвинута на !/8 шага относительно грани одного иэ штрихов иэмерительного растра 5 (размеры и расположение щелей масок 6 и 8 идентичны.). Кроме того, преобразователь содержит четыре фотоприемника 9-12,подключенные к их выходам два суммирукщих усилителя 13 и 14 и подключенные к их выходам масштабный усилитель 15 и олок 16 логической обработки. Преобразователь может быть выполнен и применительно к измерениям линейных перемещений.

Преобразователь работает следующим образом.

1089411

45 сигнал начала измерения, так как компенсация осуществляется напряжением, пропорционапьным величине светового потока, и поэтому не требуется применять опорный .(компенсационный )фото5б приемник. Все основные функции преобразователя пдремещений - получение двух ортогональных сигналов (синусоидапьного и косинусоидального) "» З1 @""ПОСТ

11,» со й+Пт(ост (» зз Ф11пост

Далее эти сигналы поступают на суммирующие усилители 13 и 4, на вы-5 ходах которых образуются сигналы соответственно U 72sin(g-45 ) и

U icos (g-45О ), являющиеся информационными, в них постоянная составJIHI(III1RH U n00т с"омпенснр сигналы сдвйнуты один относительно другого на 90 . Одновременно в результате сопряжения масок 6 и 8 растров

3 и 5 световые лучи от. осветителя 1 попадают на фотоприемник 9. На дополнительном (ютоприемнике 9 обраэуетсЯ сигнал U +0аост ° гДе U - a (I I плитуда одиночного треугольного имПОСТ ляющая. Этот сигнал поступает на мас.10 штабный усилитель 15, где суммируется с сигналами фотоприемников 10 и 12. Входные напряжения масштабного усилителя 15 взвешены {масштабированы) таким образом, чтобы на выхо.>5 де масштабного усилителя 15 напряжение было

0+0

+ пост (1,» " У аост+(() sin ®+

ПОСТц AOCT L S " (ПОСТ-! у(((ПОСТ

II (rye U<0ст =Паоспт 2П аост

Величина Б„" определяется весом пост суммируемых сигналов н выбирается при формировании прямоугольного импульса в блоке 16. Схематично образование сигналов преобразователя и, 4О алгоритм их дальнейшей обработки в блоке 16 показаны на фиг. 2. Растровая решетка на измерительном растре 5 изображена на фиг. 2 — 1, а на фиг. 2 - LI — маска с одной щелью, ось симметрии которой смещена на 1/8 шага. Сигналы, образуемые на фотоприемниках 13 и 11, представлены иа фиг. 2-IIIa и б, а сигналы иа выходах сумматоров 13 и 14" - на фиг. 2-IIIB и г (эти сигналы сдвину.ты на 45 относительно сигналов на

0 фиг. 3-IIIa и б, что соответствует

1/8 шага); Сигнал начала измерения

И (фиг. 2-Ча) образован от сопря- ss жения масок б и 8. Вершина этого сигнала совпадает с максимумом одно4 го из выходных сигналов (фиг. 2-IIIr) благодаря тому, что маска сдвинута на 1/8 шага растровой решетки. Иэ аналоговых сигналов (информационных фиг. 2ТТ?в и r начала измерений, фиг. 2-UIa) в блоке 16 формируются сигналы прямоугольной формы; (фиг. 2-EV 2-Чи 2-VI). Длительность сигнала (фиг. 2-UII) зависит от уровня постоянной составляющей

U пост (фиг. 2-Ч1б) . При подаче на содержащуюся в блоке 16 схему совпадения сигналов (фиг. 2-VII u

IV) .образуется сигнал (фиг. 2-VIII) который и является сигналом начала измерения, точность его определяется точностью информационных сигналов преобразователя. В ряде случаев при малых шагах растров щель маски мала и недостаточна для получения сигнала достаточной амплитуды, поэтому удобней применять маски с и щелями.

При этом щели масок измерительного и индикаторного растров совпадаил только в одном нулевом положении (положении начала измерения ). В этот момент фотоприемник 9 фиксирует максимальную мощность излучения, проходящего сразу через все щели. В любом другом положении совпадают значитель-, но меньше число щелей масок. На фиг. 3 н 4 показаны маски и формы сигналоь начала измерения соответственно при одной и n=3 щелях.

Получение сигнала начала измерения с помощью сопряжения масок дает возможность повысить степень достоверности получаемой информации и расширить функциональные возможности преобразователя, например обеспечить ( точнЫЙ возврат в начальное угловое или линейное положение. Причем измекение светового потока не влияет на и сигнала начала измерения осуществлены четырьмя фотоприемниками в(есто шести, применяемых в устройствепрототипе.

108941 !

10894 I!

С/ QPHQH ОЛ50 проИг

/ЮГУ 4(3)7 (IF юрие Е аЮЕаиИиУ

ВНИИПИ Заказ 29)8/37

Тираж 587 Подписное

Филиал ПЛП "Патент", r. Ужгород. ул. Проектная, 4