Электронно-оптическое устройство для измерения линейных перемещений

 

1. ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕПЩНИ, содержа11|ее корпус с направляющими втулками, измерительный иггок подвижный в направляющих втулках и несущий на одном конце измерительный наконечник-, а на другом подвижную маску, ВЕШОлненную в виде двух, накрест лежасц х свётопропускающих окон с общей вершиной, лежащей на нулезйой отметке, осветитель и два включенных по диффереНциальндй схеме светочувствительных элемента с параллельно расположенными прямоугольными светоприемшлми окнами, отлич ающе е с я, тем, что,, с целью повышения точности, середина расстояния между измерительным наконечником и нулевой отметкой номинально совмео. с серединой расстояния между направляюпшми О) втулками. СП Ф ор ю

,.SU„„105 A

COOS СОВЕТСКИХ

СОЮЛ ИЮ

РЕСПУБЛИК (506 01 В 11/00; 6 01. В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР )

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТБЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Р .:"::,",:;,":.".":."::-::,:::. /

К AATKHTY "0 4

Ю

С

Cb

Ж

К)

l4t (21) 2936200/25-28 (PCT/FR 79/00093). (22) 13.06.80 (15 ° 10.79) (31) PV 7829365 (32) 16.10.78 (33) Франция (46) 23. 11 ° 83. Бюл. Р 43 (72) Еан Раймон Дельмас (Франция) (71) Иикролек С.A. 06вейцария) (53) 531.717(088.8) (56) 1. Патент Франции Р 2.340 754, кл. G 01 0;3/00 1976

2. Литвак В.Й. Фотоэлектрические приборы и регуляторы в машиностроении. M., Иашгиэ, 1962, с. 28, рис. 13 (нрототйн). (54) (57) 1, ЛЕЕ РОИНО-OHTmECKOE

YCTPOACTBO ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЧНМХ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее корпус с направляющими втулками, измерительный шток, подвижный в направляющих втулках к несущий на одном конце измерительный наконечник, а на другомподвижную маску, виполненную s виде двух, накрест лежащих светопропускающих окон с общей вершиной, лежа.щей на нулевой отметке, осветительи два включенных по дифференциальнбй схеме светочувствительных элемента с параллельно располсккенными прямоугольными светоприемными окнами, о т л и ч а ю щ е е с я, тем, что,, с целью пожжения точности, середйна расстояния между измерительным наконечником и нулевой отметкой номинально. совмещена с серединой расстояния между направляющими втулками.

1056926

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что светоприемные окна светочувствительных элементов разнесены друг от друга

Изобретение относится к измерительно технике, а именно к средствам для измерения линейных перемещений.

Известны электронно-оптические устройства для измерения линейных 5. перемещений, содержащие корпус с направляющими втулками, измерительный шток, подвижный н упомянутых втулках и несущий на одном конце измерительный наконечник, а на друroM — подвижную маску, осветители и фотоприемники, включенные по дифференциальной схеме. При перемещении измерительного штока изменяется положение подвижной маски относительно фотоприемников, что вызывает изменение освещенной части площади этих фотоприемников, и сигнал, пропорциональный перемещению (1j .

Однако устройства имеют недостаточную точность вследствие неодинаковости свойств осветителей и влияния на результат изглерения угловой игры измерительного штока н направляющих втулках.

4)

Из вест ны также электронно-оптичес-25 кие устройства для измерения линей,ных перемещений, содержащие корпус с направляющими втулками, измерительный шток, подвижный н направляющих втулках и несущий на одном конце 30 измерительный наконечник, а на другом — подвижную маску, выполненную н виде двух, накрест лежащих светопропускающих окон с общей вершиной, лежащей на нулевой отметке, освети- 35 тель и два включенных по дифференциальной схеме светочувствительных элемента с параллельно расположенными прямоугольными снетоприемными окнами.

Когда нулевая отметка делит попалам снетоприемные окна, освещенные площади обоих светочунствительных элементов равны, и выходной сигнал равен нулю. При смещении измерительного штока освещенная площадь одного из светочунствительных элементов унеличивается, а другого уменьшается, что вызывает сигнал, пропорциональный величине перемещения (2) .

Недостатком таких устройств явля- 50 ется недостаточная точность вследствие влияния на результат измерения угловой игры .измерительного штока в направляющих втулках. на расстояние, превышающее произведение длины измерительного штока на величину его угловой игры н направляющих втулках.

Целью изобретения является повы аение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что середина расстояния между измерительным наконечником и нулевой отметкой номинально совмещена с серединой расстояния между направляющими втулкайи.

Кроме того, светоприемные окна светочувстнительных элементов разнесены друг от друга на расстояние, превышающее произведение длины измерительного штока на величину его угловой игры в направляющих втулках.

На фиг. 1 изображено устройство со снятым кожухом, общий вид, с частичным разрезом; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - частично разобранное устройство, аксонометрическое изображение, на фиг. 4 схема, поясняющая принцип компенсации угловой игры измерительного штока.

Электронно-оптическое устройство для измерения линейных перемещений содержит корпус 1, в котором размещены дне направляющих втулки 2 и 3. Измерительный шток 4 подвижно установлен в направляющих втулках и несет на одном конце измерительный наконечник 5, а на другом - подвижную маску 6, которая выполнена в виде двух прямоугольных светопропускающих окон 7 и 8 с общей вершиной 9 (фиг. 4). Горизонтальная граница окон, проходящая через общую вершину, является нулевой отметкой

10. К корпусу с помощью промежуточной платы 11 прикреплен осветитель

12, а с помощью промежуточной платы 13 — два светочувствительных элемента 14 и 15 с прямоугольными светоприемными окнами (фиг. 4) ° ,Электронно-оптическая часть устройства закрыта кожухом, состоящим из двух частей 16 и 17. В частях кожуха имеются проемы для прохода корпуса, арретира 18 и электрокоммуникаций.

Направляющие втулки 2 и 3 размещены в корпусе так, что середина расстояния Ь между их внешними торцами (фиг. 4) совмещена с серединой расстояния 1 меЖцу измерительным наконечником 5 и нулевой отметкой 1Q в положении, когда нулевая

1056926 4 отметка делит пополам светоприемные окна светочувствительных элементов

14 и 15. Расстояние а между внутренними кромками светоприемных окон не должно превышать веЛичины 1 где 6 ц„ - Максимальное значенйе угловой игры в радианах.

Светочувствительные элементы

14 и 15 включены в отсчетно-регистрирующую часть (не показана) по дифференциальной схеме, так что выходной сигнал -пропорционален разности освещенных .площадей светочувствительных элементов °

Электронно-оптическое устройство для измерения линейных перемещений работает следующим образом.

В исходном положении нулевая отметка 10 делит пополам светоприемные окна светочувствительных элементов 15и 15, площади, освещенные световым потоком, проходящим через светопропускающие окна 7 и 8 подвижной маски равны, и выходной сигнал отсутствует. Если сместить измерительный шток 4 в направляющих втулках в направлении длины измерительного штока, например, вверх, то освещенная площадь светочувствительного элемента 14 увеличивается, .а светочувствительного элемента 15 уменьшается, что вызывает появление выходного сигнала, пропорционального разности площадей или перемещению измерительного штока.

Если же, под влиянием= касательный усилий, происходит .Угловой поворот измерительного штока в плоскости, „параллельной плоскости светопропускающей маски (т.н. "Угловая игра" измерительного штока), как это показано на фиг. 4 штриховой линией, то освещенная площадь обоих светочувствительных элементов

5 уменьшается на величины 6Sq и LSD (заштрихованы на фиг. 4). Погрешность от "угловой игры" измерительного штока компенсируется в том случае, если 4 S = LSD .

1Ц В предлагаемом устройстве при повороте измерительного штока на угол измерительный наконечник 5 смещао..тся из точки Е в точку F, а общая вершина 9 светопропускающих оконточки С B точку О.

Для угла (3 между исходным направлением измерительного штока CE u прямой СГ справедливо соотношение

tg8= - - tg<

Вследствие малости углов Ж и 8 можно считать, что 8= + и прямая !

FC является биссектрисой угла 0 FG.

Затемняемые площади 6 S< и aS ока2 зываются при этом равными с точностью до величины второго порядка малости.

Удаление внутренних КроМоК светоприемных окон элементов 14 и 15

30 на величину а > 1 tgaf, исключает возможность засветки светочувствительного элемента 14 через светопропускающее окно 8 (и соответственно элемента 15 через окно 7) и позволяет

35 избежать ошибки, вызыванной этой засветкой, дополнительно повышая точность измерения.

1056926

1056926

Составитель В. Романов

Редактор A. Шишкина Техред H.Метелева Корректор A.Èëüèí

Заказ 9385/60 Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, W-35, Раушская на6., д. 4/5

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