Фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений

Фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

В. П. Гиниотис, А. А, Рамонис, А. Т. Ушинскас, Л. И. Кулис и Б. И. Минцерис (72) Авторы изобретения

Вильнюсский филиал экспериментального научно» исследовательского института металлорежущих станков (7t) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕШЕНИЙ

Изобретение относится к измеритель» ной технике и может быть использовано для измерения и преобразования угловых перемещений исполнительных узлов металлорежущих станков, в том числе стан5 ков с числовым йрограммным управлением. Преобразователь также может быть использован для прецизионных измерений в углоизмерительных приборах. о

Известен фотоэлектрический измерительный преобразователь с интегральным съемом информации, содержащий источник света, измерительный и индикаторный растры с разным количеством штрихов, 15 оптическую систему и фотоэлементы, блоки усиления и формирования сигналов (11.

Недостатком такого преобразователя является довольно сложная его конструкция из»за наличия четырех фотоприемников и небольшое число импульсов, получаемых при перемещении, т. е. большой шаг дискретного преобразования перемещения.

Наиболее близким по своему техничес;кому решению к предлагаемому изобретению является фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений, содержа» щий основание, размещенный на нем опор ный растр, измерительный растр, скрепленный с объектом соосно с опорным растром и образующий с ним двухраст- < ровое сопряжение, с одной стороны кото рого установлены кольцевые фотоприемники, а с другой - дополнительный растр, соосно с двухрастровым сопряжением, " и размещенную за ним осветительную систему, и регистрирующий блок j2).

В известном устройстве дополнительный растр неподвижен и имеет число штрихов, отличное от числа штрихов первых двух растров, Недостатком данного преобразователя . является малое число импульсов, т. е, большой шаг дискретного преобразования и соответственно неудовлетворительная точность измерения.

Целью изобретения является уменьше- ние шага дискретного преобразования уг1ла путем увеличения количества импульсов, полунаемых за оборот измерительного ряс т ра, т. е. повышен ие т очности измерений.

Поставленная цель достигается снабжением преобразователя .диафрагмой с заданной шириной окна, расположенной между кольцевыми фотоприемниками и двухрастровым сопряжением, дополнитель ный растр выполнен с количеством штрихов, равным количеству штрихов опорного растра, и установлен с возможностью перемещения вокруг своей оси, а регистрирующий блок выполнен со схемой совпадения.

На фиг. 1 показан преобразователь угловых перемещений, осевой разрез; на фиг. 2 — разрез А-А фиг, 1; на фиг. 3— схема выходных сигналов фотоэлемента после усилителя и формирователя импульсов.

Преобразователь содержит основание

1, опорный растр, выполненный в виде стеклянного диска 2 с растровой дорож- . кой для опорного сигналя, содержащий 2 штрихов, измерительный растр, выполненный в виде стеклянного диска 3 для измерительного сигнала с растровой дорожной, содержащей 7, штрихов, дополнительный растр, выполненный в виде модулирующего диска 4, с ряст1>овой дорожкой, содержащей 2< шшттррииххоовв, кронштейн 5 (фиг. 2), электромагнит 6, обойму 7 с выступами, плоскую пружину 8, кронштейн

9, упор 10, осветительную систему, содержащую кольцевой осветитель 11 (газорязрядиая лампа), рефлектор 12, планшайбу 13, подшипник 14, вал 15, диафрагму 16, кольцевые фотоприемники 17 и 18, (фоторезисторы). Регистрирующий блок содержит усилители 19 и 20, формирователи 21 и 22 импульсов, схему

23 совпадения, электронный счетчик = 4„

Стеклянный диск 2 с растром неподвижно закреплен на основании 1 устройства и содержит 74 штрихов. 11япротив этого растра расположен аналогичный растр с удлиненными штрихами на диске

4, закрепленном в обойме 7 с выступами. Диск 4 содержит растровую дорожку с 2 штрихов, взаимодействующую с анало ичной дорожкой ня диске 2 и г. дорожкой, содержащей Z штрихов (7 72) ! на диске 3, жестко закрепленном на валу 15. Диск 4 с обоймами 7 подвешен на плоских пружинах 8 к кронштейнам 9

6280

4 и сканируется электромагнитами 6, ко« торые кронштейнами 5 закреплены к основанию 1. !ерез упоры 10 на основание 1 закреплен кольцевой осветитель 11 с рефлектором 12. Вал 15 вращается в подшипнике 14 и жестко соединен с планшайбой 13.

Свет от осветителя 11 рефлектором

12 направляется через растровые дорожки на дисках 2 — 4 и через диафрагму

16 попадает на кольцевые фотоприемники

17 и 18. Фотоприемник 17 получает опорный сигнал, близкий к синусоидальному с угловым шагом от растрового сопряжения на дисках 2 и 4. Фотоприемник

1 8 получает сигнал от растрового нониусного сопряжения ня дисках 3 и 4 с различным количеством штрихов Z u Z

П1аг растров на дисках 3 и 4 отличается небольшой величиной Л1, выбираемой из требований к преобразователю.

Модулирующий световой поток сканируется круговым движением с помощью электромагнита 6 на диапазоне, равпом шагу 4. При таком сканировании периодически перекрываются просветы растров на дисках 2 и 4, я нониусняя картина от растров на дисках 3 и 1 периодически перемещается ня весь период.

Диафрагма 16 напротив сопряжения pic .tров 3 и 4 содержит окно, ширина которогоо пе более полупериода нониусной картины. Световой поток, проходящий через нониусное растровое сопряжение 3-4 и диафрагму с окном, попадает на фотоприемник 18, который в результате модулирования нониусного периода выдает фототок, близкий к синусоидальному. Усилители 19 и 20 усиливают фототок от фотоприемников 1 7 и 1 8, а формирователи 21 и 22 сначала из полупериодов синусоидальных сигналов формируют прямоу ольные, а далее в местах перехода сигналя нулевого значения выдают ост роково и .ые импульсы, которые показаны на фиг. 3. Далее они попадают на схему 23 совпадения. На фиг. З,а показа- ны сиг налы из фотоприемника 1 7 (опорные), а на фиг. З,б — измерительный сигнал от нониусного сопряжения из фотоприемника 18. В исходном положении сигналы из фотоприемников совмещены.

11ри повороте планшайбы 13 с валом

15 и диском 3 на величину д1 нониусная картина от сопряжения ня писках 3 и 4 смещается на величину 1 . Растровое сопряжение дисков 2-4 выдает сигнал

= периодом .1, поэтому. сигналы от фо696280

1f

17 Риг. 3

КНИИПИ.,акгаз 6750/39 Тираж 844 Подписное

Филиал ПГГП "Патент", г. Ужгород, уп. Проектная, 4 топриемников 17 и 8 после усилителей и формирователей импульсов совпадают в схеме 23 совпадения. В эти моменты схема совпадения 23 выдает сигнал в электронный счетчик 24. Гсли количество штрихов в растровых сопряжениях равно « = «„+ 1, то преобразователь за оборот планшайбы отработает Z< 7. импульсов через каждый шаг величиной

2 f 10 д = (углов, грац).

« г

Так как сигналы получены со всего растрового сопряжения, то точность преобразования угла будет высокой.

Формула изобретения

Фотоэлектрический преобразователь

20 угловых перемещений, содержащий основание, размещенный на нем опорный растр, измерительный растр, скрепленный с объектом соосно с опорным растром и образующий с ним двухрастровые сопря25 жения, с одной стороны которого установА 1g лены кольцевые фотоприемники, а с дру гой - дополнительный растр соосно с двух« растровым сопряжением, и размещенную за ним осветительную систему, и регист» рирующий блок, установленный на выходе кольцевых фотоприемников, о т л и— чающий ся тем, что, с цельюповь шсния точности измерения, он снабжен диафрагмой с заданной шириной окна, расположенной между кольцевыми фотоприемниками и двухрастровым сопряжением, дополнительный растр выполнен с количеством штрихов, равным количеству штрихов опорного растра, и установлен с возможностью перемегцения вокруг своей оси, а регистрирующий блок выполнен со схемой совпадения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

No 334474, кл. G 01 Б 1 9/02, 1 072, 2. Фотоэлектрические преобразователи информа ции. Г1од ред. проф. Л, H. Преснухина. M., Машиностроение, 1974, с. 206-207 (прототип) .

11 17 13