Фотоэлектрический способ определенияположения штриха шкалы
Иллюстрации
Показать всеРеферат
СОюз Советскид
Социалист ическив
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ВТИЛЬСТВУ (11) 807053 (61) Дополнительное м авт. сеид-ву— (Щ Заявлено03. 07. 78 (21) 2639108/18-28 с присоединением заявки N9—
<я)м. кл.
С, 01 В 9/04
Госудврствеииый комитет
СССР по делим изобретеиий и открытий (23) Приоритет—
Опубликовано 23.02.81. Ьюллетень М (И) 4Ê 531. 715. 2 (088..8) Дата опубликования описания 23. 02. 81 (72) Авторы изобретения
В. И. Карпов и A. Р. Кольнер (71) Заявитель
Ордена Трудового Красного Янамени экспер научно-исследовательский институт металл (54 ) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ
ШТРИХА ШКАЛЫ
Изобрете ние относится к измери.,тельной технике и может быть исполь зовано для контроля штриховых мер, а также в измерительных преобразователях, например прецизионных станков.
Известны фотоэлектрические способы определения положения штрихов шкал, использующие сканирование конт-. ролируемого штриха и анализ сигналов, снимаемых с фотоприемника (1) .
Недостатком известного способа является нестабильность работы сканирующих элементов.
Наиболее близким к предлагаемому 15 по технической сущности и достигаемому результату является фотоэлектрический способ определения положения Штриха шкалы, заключающийся в том, что перемещают диафрагму отно- 20 сительно контролируемого штриха и определяют координату геометрической оси штриха путем анализа сигналов, снимаемых с фотоприемни" ка 2) . 25
Точность способа ограничена погрешностью, обусловленной ассиметрией функции распределения освещенности в изображении штриха, которая не может быть полностью устранена. 30
Кроме того, быстродействие известных способов ограничено временем, необходимым для осуществления сканирования.
Цель изобретения — повышение быстродействия способа и точности измерений.
Посталенная цель достигается тем, что определяют среднюю величину сигнала при отсутствии штриха в поле зрения фотоприемника, выбирают не менее двух уровней сигнала в зоне, где изменения сигнала пропорциональны перемещениям диафрагмы относительно контролируемого штриха, фиксируют координаты диафрагмы при совпадении текущего значения сигнала с выбранными уровнями, и по определенной средней величине сигнала, выбранным уровням сигнала и соответствующим фиксированным координатам диафрагмы вычисляют положение середины основания сигнального импульса., соответствующее искомой координате.
Суть способа состоит в том, что отыскивают координаты геометоической середины основания штриха по отдельным значениям фотоэлектрического сигнала и по величине средней с оставляющей сигнала.
807053
На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 — зависимость напряжения сигнала И от перемещения Х диафрагмы относительно штриха.
Устройство содержит штриховую меру 1 со штрихами 2, нанесенными на штриховую меру, диафрагму 3 фотоэлектрического микроскопа, фотоприемник 4 фотоэлектрического микроскопа, прибор 5 для определения координаты, отражатель 6 лазерного интерферометра прибора 5 для определения координаты, элементы 7 сравнения, цифровой вольтметр 8, специализированную ЭВМ 9,. цифропечатающее устройство 10. 15
Способ реализуется следующим образом.
Перед началом измерения выбирают уровни напряжения И, И,. (фиг.2), в зоне, где измененйе сйгнала И про- 2О порционально перемещению X. Измерения проводятся при перемещении фотоприемника 4 и диафрагмы 3 относительно штрихов 2 меры 1. В процессе измерения текущее значение сигнала И 25 сравнивают с выбранными уровнями сравнения И с д = И,, И сРпри помощи элементов 7 сравнения.
При совпадениях И с величинами Иср.„
И р элементы 7 сравнения формируют сйгйалы опроса, по которым прибор
5 (ИПЛ.10M,52) фиксирует координаты х,х, х>, жестко связанного с диаф1 рагмой 3 отражателя 6 лазерного интерферометра прибора 5.
Одновременно с этим определяется И средняя величина напряжения сигнала
"ceca например, при помощи цифрового вольтметра 8 с достаточным временем усреднения. Величины И „ И перед началом перемещения, и величины 4р
И ре*, х, х, х., х 1 в процессе измерения йоступали в специализированную ЭВМ 9 (15BCM5). За время прохождения фотоэлектрического микроскоспа до следующего штриха 2 меры 1 ЭВМ 9 определяет координату середины основания импульса х, которая при аппроксимации сигнального импульса треугольником в случае двух уровней сравнения определяется по соотношению
"0 (ц ц) (Х+Х ) +>< 0)-(Х+Х )((— ()
С целью уменьшения влияния шумов фотоприемника, вносящих нестабильность в работу элементов сравнения, выбирают п уровней вместо двух и определяют искомую координату не по двум, а по и точкам по методу наименьших квадратов или другим подобным методом.
Середина основания импульса х О соответствует геометрической оси штриха 2.
При работе по предлагаемому . способу повышается точность измерения, поскольку величина основания аппроксимирующего треугольника определяется только шириной диафрагмы 3 и шириной штриха 2, и положение середины основания треугольника не зависит от его формы, т.е. от влияния неравномерности освещенности быстро-. действие предлагаемого способа определяется быстродействием прибора для определения координаты диафрагмы.
Формула изобретения
Фотоэлектрический способ определения положения штриха шкалы, заключающийся в том, что перемещают диафрагму относительно контролируемого штриха и определяют координату геометрической оси штриха путем анализа сигналов, снимаемых с фотоприемника, о т л и ч .а ю щ и йс я тем, что,с целью повышения быстродействия способа и точности измерений, определяют среднюю величину сигнала при отсутствии штриха в поле зрения фотоприемника, выбирают не менее двух уровней сигнала в зоне, где изменения сигнала пропорциональны перемещениям диафрагмы относительно контролируемого штриха, фиксируют координаты диафрагмы при совпадении текущего значения сигнала с выбранными уровнями, и по определенной средней величине сигнала, выбранным уровням сигнала и соответсвующим фиксированным координатам диафрагмы вычисляют положение середины основания сигнального импульса, соответствующее искомой координате.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Бронштейн A. С., Джохадзе Ш. P. и Перова И. A. Фотсэлектрические измерительные микроскопы. М., "Машиностроение", 1976.
2. Сихарулидзе В. M. и Эедгинид-: зе Г. П. Новый фотоэлектрический метод наведения на штрихи шкал. - "Измерительная техника", 1975, Р 3 (прототип).
807053
%юд г
Х, Хз
Составитель С. Грачев
Редактор Н. Лаэаренко Техреду.Бабинец Корректор Г. Решетнйк
Закаэ 262/60 Тираж 653 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Рафаская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r,. Ужгород, ул. Проектная, 4