Способ измерения перемещений

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБ) ИН (19) (11) А

gg) 4 O 0l В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3586726/24-28 (22) 03.03.83 (46) 30.01.86. Бюл. Р 4 (71) Украинский научно-исследовательский институт станков и инструментов (72) 3.К.Яценко, Г.Я.Кивензор и И.Б.Беккерман (53) 531.7 (088.8) (56) Патент <франции Р 2412822, кл. h 01 0 5/26 1980. (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ HEPEMEIIIE—

HI%3 заключающийся в оптическом преобразовании величины и направления перемещения в изменение положения пространственно-периодического поля световых полос и фотоэлектрическом преобразовании этого изменения в два квадратурных сигнала, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повыщения точности измерений, определяют величину перемещения по числу периодов разностного сигнала, полученного путем вычитания одного квадратурного сигнала Из другого, одновременно каждый из квадратурных сигналов разделяют по частоте, выделяют составляющие с частотой, равной частоте разностного сигнала, и определяют направление перемещения по знаку разности фаз этих сигналов.

1 12

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля линейных или угловых перемещений рабочих органов измерительных приборов, коорцинатно-измерительных машин, прецизионных станков и устройств активного контроля.

Цель изобретения — повышение " . точности измерений.

На чертеже пр= ставлена схема устройства для реализации способа измерения перемещений.

Устройство содержит излучатель

1 с коллимирующей линзой 2, неподвижную индикатор,.ую растровую или дифракционную реше ..у 3, измерительную растровую или дифракционную решетку 4, жестко связанную с перемещающимся объектом, дна фотоприемника 5 и б, расположенные за сопряженными решетками 3 и 4 и установленные со сдвигом на четверть периода поля световых полос, дифференциальный усилитель 7, реверсивный счетчик 8, блок 9 анализа скорости перемещения, блок 10 управления, два адаптивных полосовых фильтра 11 и 12 и дискриминатор 13 направления, выходы фотоприемников 5 и 6 подключены к входам дифференциального усилителя 7, выход которого связан с входами реверсивного счетчика 8 и блока 9 ана лиза скорости перемещения, к выходу которого подсоединен вход блока

10 управления. К тем же выходам фотоприемников 5 и б подключены информационные входы адаптивных полосовых фильтров Il и 12, управляющие соответствующими выходами блока 10 управления, а выходы фильтров 11 и 12 подсоединены к дискриминатору 13 направления, выход которого подключен к управляющему входу реверсивного счетчика 8, Выход реверсивного счетчика 8 является выходом устройства.

Способ заключается в следующем.

Для измерения линейных перемещений формируют световой пучок и направляют его на систему сопряженных растровых или дифракционных решеток. Получают на выходе сопряжения пространственно-периодическое поле комбинационных световых полос.

При перемещении одной из решеток по отношению к другой полосы движутся, причем величина и направление пере0847б мещения решетки, жестко связанной с контролируемым объектом, однозначно определяют число периодов световых полос, прошедщих в поле, и направление их движения.

Изменение положения полос преобразуют при помощи двух фотоприемников, расположенных в периодическом поле на расстоянии, равном четвер10 ти периода полос, в два квадратурных. электрических сигнала:

U„= Аsie u3t+ 5 (Й)

LI = A sin(u3t+ z)+ 5 (2) 15 где А — амплитуда информационных сигналов; 1 — частота информационных сигналов;

1() — адаптивная помеха, связанная

20 с изменением контрастности световых полос, вызванным случайными флуктуациями коэффициента пропускания или дифракционной эффективности решеток (при рабоче в дифрак2S ционных порядках выше нулевого);

Я вЂ” среднестатическая частота помех.

При этом амплитуды полезного сигнала и помехи соизмеримы, а частота информационного сигнала, как правило 1по технологическим причинам), значительно превышает частоту помехи.

Для определения величины перемещения вычитают один квадратурный сигнал из другого и подсчитывают число периодов разностного сигнала.

60 =П,-Uz= А /2соs(u3t+ —,, ) т.

Одновременно проводят разделение

4О первоначальных квадратурных сигналов (1) по частоте путем адаптивной фильтрации каждого из них. Управ" ление процессом адаптивной фильтрации проводится на основе анализа

45 скорости перемещения, характеризуемой частотой полученного разностного сигнала (2).

В результате этих операций получают два преобразованных сигнала с существенно ослабленными компонентами помехи.

U, = А gi i3t iaaf (g); 3)

Uz= А s«(t++)+ ЕХС")

- > где 1 — коэффициент фильтрации.

По знаку разности фаэ преобразованных сигналов (3) определяют направпение перемещеиия. или ь) =2)1 (4)

Составитель Е.Глазкова

Редактор M.Äüøûí Техред А.Бойко Корректор А.Обручар

Заказ 248/54 Тираж 67! Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4

Способ реализуется с помощью предлагаемого устройства следующим образом.

Величину перемещения определяют по числу периодов сигнала на выходе дифференциального усилителя 7 описываемого соотношение 2 ) . Эту операцию производят с помощью реверсивного счетчика 8.

Одновременно производят разделение по частоте каждого из сигналов (1) при помощи адаптивных фильтров 11 и 12 и выделяют составляющие сигналов с частотой, равной частоте сигнала (2). Эта операция производится за счет перестройки полосы пропускания фильтров 11 и 12 путем управления ими воздействием, поступающим с выхода блока 10 управления и основанным на результате анализа скорости перемещения бло208476 4 ком 9. Частота разностного сигнала на выходе дифференциального усилителя 7 связана со скоростью перемещения зависимостью:

Ч

3= гЧ где 1 и cf — скорость перемещения и постоянная растра для

10 линейных перемещений, соотвтетственно;

8 иФ вЂ” то же, для угловых перемещений.

Сигналы на выходах адаптивных фильтров ll и 12, описываемые соотношением (3) позволяют определить направление перемещения по знаку разности их фаз, что и выполняет дискриминатор 13 направления, управляющий реверсом счетчика 8, выход которого является выходом устройства.