Датчик линейных перемещений

Датчик линейных перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

50I03 40ветсиф II o jtH0тинесии .республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.01.78 (21) 2570432/18-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.05.79. Бюллетень ¹ 20 (45) Дата опубликования описания 30.05.79. (5I) М. Кл.

G 01B 11, 00

Государственный комитет по делам изобретений и отнрытий (53) УДК 531.715,27 (088.8) (72) Авторы изобретения M. С. Горелик, В. A. Забелин, Е. Р. Маламед и Ю. С. Скворцов (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано, в частности, для автоматического измерения величины перемещений подвижных элементов станков и 5 приборов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и решаемой задаче является датчик линейных перемещений, основанный на счете муаровых полос и со- 10 держащий последовательно расположенные источник света, конденсор, два неподвижных растра, подвижный растр и фотоприемный блок (1).

Каждый из двух неподвижных растров 15 нанесен на отдельной стеклянной пластине.

Штрихи неподвижных растров образуют со штрихами подвижного растра равные, но противоположно направленные углы а.

Фотоприемный блок выполнен из четырех фотоприемников, включенных попарно по фотобалансной схеме, вырабатывает два сигнала, сдвинутые по фазе один относительно другого на л/2. При этом один из каждой пары фотоприемников, включенных встречно, располагают в системе муаровых полос, образуемых подвижным и первым неподвижным растрами, а другой — в системе муаровых полос, образуемых подвижным и вторым неподвижным растрами.

Известный датчик линейных перемещений при равенстве амплитуд сигналов с фотоприемников позволяет получать практически постоянный фазовый сдвиг между выходными сигналами при заклонах подвижной решетки из-за непрямолинейности направляющих.

Однако со временем нарушается равенство амплитуд сигналов из-за изменения чувствительности фотоприемников, неодинакового изменения коэффициентов пропускания по отдельным оптическим каналам.

Это приводит к дополнительному фазовому сдвигу между выходными сигналами при изменении углового положения подвижного растра, так как фаза выходного сигнала, являющегося суммой двух синусоидальных сигналов, зависит от амплитуд складываемых сигналов.

Кроме того, в конструкции датчика с двумя неподвижными растрами, каждый из которых нанесен на отдельной стеклянной пластине, фазовый сдвиг между выходными сигналами очень зависит от стабильности взаимного положения пластин, что предьявляет высокие требования к жесткости

665205

Г

Риз.1

Рог. 2

Изд. № 326 Тираж 865 одписнос

Заказ 839/9

ИПО

Типография, пр. Сапунова, 2 конструкции и постоянству температуры окружающей среды.

Все эти недостатки снижают точность измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Для этого в предлагаемом датчике линейных перемещений два неподвижных растра нанесены на единой пластине, а фотоприемный блок выполнен в виде трех фотоприемников, два из которых располагают в системах муаровых полос, образуемых растрами, а третий — в зоне постоянного светового потока.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого датчика; на фиг. 2— вид по стрелке А на фиг. 1.

Датчик содержит последовательно расположенные источник 1 света, конденсор 2, неподвижную пластину 3, на которой нанесены два неподвижных растра 4 и 5 под некоторым расчетным углом друг к другу, подвижный растр 6, линзы 7 и фотоприемный блок, выполненный в виде трех фотоприемников, из которых два фотоприемника 8 и 9 располагают в системах муаровых полос, образуемых растрами, а третий фотоприемник 10 — в зоне постоянного светового потока.

Работает предлагаемый датчик следующим образом.

Источник 1 света, находящийся в фокальной плоскости конденсатора 2, освещает параллельным пучком неподвижную пластину 3 с нанесенными на ее поверхности двумя растрами 4 и 5 и подвижный растр 6. За растрами находятся линзы 7, в фокальной плоскости которых находятся приемные площадки фотоприемников 8, 9 и 10.

Направление перемещения подвижного растра указано на фиг. 1 стрелками.

В исходном положении штрихи неподвижных растров развернуты относительно штрихов подвижного растра на равные, но противоположно направленные углы а (см. фиг. 2).

С целью получения двух сдвинутых друг относительно друга на д/2 сигналов с фотоприемников 8 и 9 пластина 3 имеет юстировочную подвижку (не показана) вдоль

5 биссектрисы угла (вдоль штрихов подвижного растра), образованного нанесенными на исй неподвижными растрами. Направление юстировочной подвижки пластины 3 указано на фиг. 2 штрихами. Угол между

IO штрихами растров, нанесенных на пластине, мал. Это делает юстировочную подвижку очень чувствительной, что позволяет легко с высокой точностью устанавливать требуемый фазовый сдвиг межДу сигналами.

15 После введения в зону оптической системы тех участков неподвижных растров, которые обеспечивают необходимый фазовый сдвиг с фотоприемников 8 и 9, равный ч/2, положение пластины 3 стопорится.

2р На фотоприемник 10 падает постоянный световой поток и сигнал с него используется для компенсации постоянных составляющих сигналов с фотоприемников 8 и 9.

В предлагаемом устройстве фазовый сдвиг между выходными сигналами стабилен, не меняется при наклонах подвижного растра и не зависит от амплитуд сигналов с фотоприемников.

ЗО

Формула изобретения

Датчик линейных перемещений, основанный на счете муаровых полос и содержащий последовательно расположенные источник света, конденсор, два неподвижных растра, подвижный растр и фотоприемный блок, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, два неподвижных растра нанесены на единой пластине, а фотоприемный блок выполнен в ви4О де трех фотоприемников, два из которых располагают в системах муаровых полос, образуемых растрами, а трстий — в зоне постоянного светового потока.

Источники информации, 45 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 508672, кл. G 01 В 9/02, 1973.

РодА