Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники. Цель изобретения - повьппение точности преобразователя, которая достигается за счет вьшолнения одного из элементов каждой и оптронных пар блока I излучателей и блока 4 считывающих элементов с возможностью перемещения относительно обтюрационного растрового сопряжения. Из-за непараллельности светового потока, падающего на измерительный 2 и индикаторный 3 растры,.. . и наличия зазора между индикаторным 3 и измерительньгм 2 растрами в плоскости считывающих элементов 5-7 образуется система комбинационных полос. Наличие коэффициента оптической редукции позволяет регулировкой положения считывающих элементов 5-7 или излучателя блока 1 излучателей относительно растрового сопряжения.точно выбрать пространственную фазу считываемого сигнала. Механизм перемещения считывающих элементов 5-7 содержит втулку , во внутреннее отверстие которой вставлен фотоприемник. Внутреннее отверстие выполнено с эксцентриситетом относительно наружной поверхности втулки. Поэтому при вращении втулки вокруг собственной оси фотоприемник перемещается и в направлении , перпендикулярном штрихам PC. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.,. g (Л с го со N5 00 to

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 Н 03 М 1/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф ор (в+ /р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3929249/24-24 .(22) 04.06.85 ,(46) 23.02.87. Бюл. N - 7 (71) Институт радиофизики н электроники АН АрмССР (72) А.Г. Авакян (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1059598, кл. Н 03 М 1/26, 1982.

Преснухин Л.Н. Фотоэлектрические преобразователи. информации. - N.:

Машиностроение, 1974, с. 301-302, 351. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники. Цель изобретения — повышение точности преобразователя, которая достигается за счет выполнения одного из элементов каждой и оптронных пар блока 1 излучателей и блока 4 считывающих элементов с возможностью перемещения относительно обтюрационного растрового сопряжения. Из-за непараллельности светового потока, падающего на измерительный 2 и индикаторный

3 растры, и наличия зазора между индикаторным 3 и измерительным 2 растрами в плоскости считывающих элементов 5-7 образуется система комбинационных полос. Наличие коэффициента оптической редукции позволяет регулировкой положения считывающих элементов 5-7 или излучателя блока 1 излучателей относительно растрового сопряжения точно выбрать пространственную фазу считываемого сигнала. Механизм перемещения считывающих элементов 5-7 содержит втулку, во внутреннее отверстие которой вставлен фотоприемник. Внутреннее отверстие выполнено с эксцентриситетом относительно наружной поверхности втулки. Поэтому при вращении втулки вокруг собственной оси фотоприемник перемещается и в направлении, перпендикулярном штрихам PC.

1 з.п. ф-лы, 3 ил.

12921

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах программного управления станками, в системах управления телескопами. 5

Цель изобретения — повышение точности преобразователя.

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг.2взаимное расположение излучающего блока и плоскостей растров и считывающих элементов, поясняющее работу .преобразователя; на фиг. 3 — конструкция считывающего элемента.

Преобразователь содержит блок 1 излучателей, измерительный и индикаторный растры 2 и 3, блок 4 считывающих элементов, включающий считывающие элементы 5-6 точного, среднего и грубого отсчетов, интерполяторы 8-10 точного, среднего и грубого отсчетов. Каждый из считывающих элементов 5-7 содержит фотоприемник

11, фокон 12, втулку 13, кольцо 14.

В точном и среднем отсчетах преобразователя используется обтюрационное сопряжение, т.е. индикаторные и измерительные растры радиально центральны и имеют в одном отсчете одинаковый шаг, Грубый отсчет содержит

30 маску, выполненную с пропусканием, близким к синусоидальному закону, и имеющую вид прозрачного кольца, имеющего эксцентриситет относительно оси вращения вала преобразователя.

Каждый иэ интерполяторов 8-!0 содержит последовательно включенные усилители, потенциометрический мост, блок компараторов и дешифратор (не показан).

Преобразователь работает следую щим образом.

Излучение блока 1 излучателей проходит через измерительный 2 и индика- 5 торный 3 растры и попадает на чувствительные площадки фотоприемников 11 считывающих элементов, которыми при вращении вала преобразователя выра. батываются сигналы точного, среднего 50 и грубого отсчетов, близкие по форме к синусоидальным и сдвинутые между собой в каждом отсчете на четверть шага дорожки своего отсчета. Сигналы считывающих элементов 5 точного отсчета поступают на входы интерполятора 8 точного отсчета, на выходах которого образуются и младших разрядов выходного кода преобразователя.

82 2

Аналогичным образом сигналы считывающих элементов 6 среднего отсчета поступают на входы интерполяторов 9 среднего отсчета, а сигналы считывающих элементов 7 грубого отсчета поступают на входы интерполятора 10 грубого отсчета, на выходах которых формируются соответственно с (n+1) по m средних разрядов и с (m+1) по

К старших разрядов выходного кода.

Так как в реальном фотоэлектрическом преобразователе перемещения в код источник блока 1 излучателей формирует пучок неидеально параллельного света, то из-за наличия зазора между растрами 2 и 3 проекция измерительного растра 2 на индикаторный 3 имеет больший шаг и сопряжение получается конусньм.

Если источник излучения точного отсчета блока. 1 излучателей расположен, в точке S (фиг,2),, на расстоянии

1 от которой расположена плоскость х х измерительного растра 2, индикаторный растр 3 расположен в плоскости х х,", считывающий элемент 5 находится в плоскости уу, а оба растра 2, 3 выполнены с одинаковым шагом М, то из-за наличия зазора

h между растрами 2 и 3 (плоскостями х<х< и х х ):проекция измерительного растра 2 на индикаторный 3 имеет шаг

< о

В результате в плоскости УУ -|ув ствительных площадок считывающих элементов 5 образуется система комбинационных светлых и темных полос, имеющих шаг

W, (V. + АИ) х х ! где И вЂ” шаг растров, а Ь И =1" и/1j где h — - величина зазора между растрами 2 и 3, 1 — расстояние от точечного источника излучения блока 1 излучателей до плоскости х<х, измерительного растра 2.

Обычно плоскость уу чувствительной площадки счить.вающе о элемента

5 расположена на расстоянии r от плоскости индикаторного растра 3.

Проекция шага комбинационных полос в плоскости уу составит цч х х <1Ц > где bW = Ч вЂ” — = — Н

I щ ху h+g я о

292182

1 или 11 =--h

3 i

Поэтому

И = W ("+1), щ о Я

Если размер чувствительной площадки считывающих элементов 5 равен или кратен проекции шага комбинационных полос, то глубина модуляции сигнала на выходе фотоприемников 11 будет минимальной. Поэтому, исходя из требования увеличения размаха сигналов, величина размеров чувствительных площадок не должна превышать по крайней мере половины шага проекции полос, т.е. должйа удовлетворять условию

Число штрихов индикаторного растра 3 может быть найдено из услония, что в плоскость проецируется не менее одного шага комбинационной полосы, что эквивалентно смещенюо проецируемого штриха измерительного растра на величину W /2 относительно крайнего штриха индикаторного растра 3 о

2 2 о

Таким образом, число штрихов индикаторного растра 3 и размер чувствительной площадки в плоскости можно связать следующим соотношением

L (-- (N + — +1)., 2 h

30 условием при такой регулировке янляется охват проекций растрового сопряжения чувствительной площадки считывающего элемента но всем диапазоне регулирования.

На фиг. 3 приведена конструкция считывающего элемента предлагаемого преобразователя, позволяющая просто осуществлять регулировку.

Фотоприемник 11 и расположенный соосно с ним фокон 12, помещены во втулку 13 и крепятся в последней при помощи клея.и кольца 14. Фотоприемник 11 и фокон 12 расположены но втулке 13 таким образом, что фотоприемник 11 находится н фокусе фокона 12 и их ось смещена относительно оси втулки 13 на величину f.. Поэтому при вращении втулки 13 н обойме считывающих элементов 5-7. фотоприе гнию

11 и фокон 12 будут перемещаться н направленгпг, перпендикулярном штрихам растров 2 и 3 на величину, равную 2Z.

Использование фокона 12 вызвано тем, что в преобразователях обычно не точечные излучатели, а излучатели, имеющие оптическую линзовую систсму (например,, светодиоды типа

АЛ 107, АЛ 119 и т.д.) . Поэтому для расширения диапазона регулирования считывающего элемента необходимо задавать большую величину эксцентрисптета, не выходя за пределы растроного сопряжения в радиальном напранлеПеремещение одного из растров приводит к перемещению комбинационных полос с коэффициентом оптической редукции

V+ hN

1 1, gN

Поэтому незначительные погрешности при изготовлении и установке индикаторного растра приводят к значи- 45 тельному перемещению комбинационных полос, что гложет быть компенсировано перемещением. считывающего элемента

5 (или излучателя 1) в направлении, перпендикулярном штрихагл растров.

Таким образом, необходимое значение фазы сигнала на выходе считывающего элемента 5 может быть получено путем регулировки его положения относительно системы комбинационных полос, что осуществляется гораздо проще и точнее, чегл перемещением индикаторного растра 3 из-за наличия эффекта оптической редукции. Необходимым нии. Вместо фокона могут быть исполь зованы объектин, линза, а в случае применения фотоприемника 11 с большой площадью кристалла или растров

2 и 3 с очень мелким шагом (10 мкм или менее) фокон 12 может быть исключен.

Кроме приведенного конструктивного решения может быть применен и другой вариант устройства для перемещения считывающего элемента, например механизм перемещения н направлении, исключительно перпендикулярном штрихам растров 2 и 3, с последующей фиксацией считывающего элемента 5 вингами.

Формула из обретения

1. Фотоэлектрический преобразователь перемещения н код, содержащий блок излучателей, оптически соединенный с блоком считывающих элементов ченез измерительный и индикатор

1292182 --- (И + — +1) о Г

2 h — линейный размер чувствительной площадки считывающего элемента; — шаг растра; ный растры, выполненные с одинако— вым шагом, и интерполяторы по числу отсчетов, входы которых соединены с выходами соответствующих считывающих элементов блока считывающих элементов, а выходы являются выходами преобразователя, причем выход старшего разряда интерполятора предыдущего отсчета соединен с управляющим входом интерполятора последующего 10 отсчета, отличающийся тем, что, с целью повышения точнос.ти преобразователя, в нем не менее одного из элементов каждой пары излучатель — считывающий элемент блока излучателей и блока считывающих ,элементов выполнены с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном штрихам растрового сопряжения измерительного и индикаторного 20 растров, а число штрихов каждого растра и линейный размер чувствительной площадки каждого считывающего элемента блока считывающих элементов связаны соотношением где о

N-—

h число штрихов растров, 1 расстояние от излучателя до измерительного растра, h — расстояние между измерительным и индикаторным растрами; расстояние между индикаторным растром и считывающим элементом.

2. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что каждый считывающий элемент содержит фокон и фотоприемник, размещенные во втулке, ось внутреннего отверстия которой смещена. относительно оси наружной цилиндрической поверхности втулки.

Составитель С. Жичкина

Техред И. Попович корректор С.йекмар

Редактор С. Пекарь

Тираж 902 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 11осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 28б/58

Производственно-полиграфическое предприятие, r..Óæãoðoä, ул. Проектная, 4