Устройство для измерения линейных перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повьппение точности формирования сигнала начала отсчета за счет повьппения соотношения сигнал - шум. Источник 1 света формирует пучки лучей , направляемые на основные и дополнительные дифракционные решетки 4,5j657j8,9, нанесенные на подвижный и неподвижный элементы 2,3. Дополнительные дифракционные решетки 6,7,8,9 нанесены с линейно изменяющейся пространственной частотой.Фотоприемники 10, 11,12,13,установленные в зоне формиро- .вания дифракционных максимумов первого порядка, преобразуют поток излучения в элeктpIiчecкиe сигналы, преобразуемые измерительным блоком в импульсы , количество которых связано с величиной линейного перемещения подвижного элемента 2. Фотоприемники 14 и 15, установленные в зоне формирования дифракционных макс1{мумов первого порядка, преобразуют поток излучения в электрические сигналы, которые усиливаются и детектируются усилителями , пороговыми детекторами. Сумматор и дифференциальный усилитель формируют суммарный и разностный сигналы . Разностный сигнал стробируется элементом И и инвертируется или не инвертируется управляемым инвертором, сигнал управления которым формируется узлом определения направления перемещения . Формирователь формирует импульсный сигнал начала отсчета,1 з.п. ф-лы. 3 ил. с S DO С5 СО СО 7 фия1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (11) (51) 4 G Oi В 21 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И AB ГОРО- ОМУ СВМДЕТЕПЬСТВУ

) .) ф1 (Г с ,;. 1 (21) 3841766/24 — 28 (22) 04.01.85 (46) 15.05.87. Бюл. № 18 (71) Украинский научно-исследовательский институт станков и инструментов и Одесский государственный университет им. И.И. Мечникова (72) А.В. Алексеев-Попов и Г.Я. Кивензор (53) 531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 887929, кл. G 0 1 В 2 1/00, G 01 В 11/14, 1979.

Заявка Франции № 2335825, кл. G 01 В i i /14, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 104496/, кл. G 01 В 11 /00, 198 1, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности формирования сигнала начала отсчета за счет повышения соотношения сигнал — шум.

Источник 1 света формирует пучки лучей, направляемые на основные и дополнительные дифракционные решетки

4,5,.6,7„8,9, нанесенные на подвижный и неподвижный элементы 2,3. ДополниI тельные дифракционные решетки 6,7,8,9 нанесены с линейно изменяющейся пространственной частотой. Фотоприемники 10

11,12, 13,установленные в зоне формиро, вания дифракционных максимумов первого порядка, преобразуют поток излучения в электрические сигналы, преобразуемые измерительным блоком в импульсы, количество которых связано с величиной линейного перемещения подвижного элемента 2. Фотоприемники

14 и 15, установленные в зоне формирования дифракционных максимумов первого порядка, преобразуют поток излучения в электрические сигналы, которые усиливаются и детектируются усилителями, пороговыми детекторами.

Сумматор и дифференциальный усилитель формируют суммарный и разностный сигналы. Разностный сигнал стробируется элементом И и инвертируется или не инвертируется управляемым инвертором, сигнал управления которым формируется узлом определения направления перемещения. Формирователь формирует импульсный сигнал начала отсчета,1 з,п. ф-лы. 3 ил.! 131063

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений различных объектов.

Целью изобретения является повыше- 5 ние точности формирования сигнала начала отсчета за счет повышения соотношения сигнал — шум.

На фиг. 1 представлена функциональная схема оптико-механической части устройства; на фиг. 2 — функциойальные схемы измерительного блока и блока выделения сигнала начала от- счета; на фиг. 3 — временные диаграм- !5 мы сигналов, формируемых на выходах отдельных узлов устройства.

Предлагаемое устройство содержит оптически связанные источник 1 света, подвижный и неподвижный элементы 2 Zp и 3 с нанесенными на каждый из них основной дифракционной решеткой 4 и

5 с постоянной пространственной частотой и дополнительными дифракционными решетками 6 — 9 с линейно изме- 25 няющейся пространственной частотой, решетки 6 и 7 смещены .относительно дифракционных решеток 8 и 9, основной фотопреобразователь, выполненный в виде фотоприемников 10 — 13, опти- 30 чески связанных с основными дифракционными решетками 4 и 5, дополнительный фотопреобразователь, выполненный в виде фотоприемников 14 и 15, оптически связанных с дополнительными дифракционными решетками 6,? и 8, 9, измерительный блок 16, состоящий из узла 17 выделения информационных импульсов, входы которых подключены к фотоприемникам 10 — 13, узла 18 оп- !0 ределения направления перемещения, входы -которого подключены к выходам

В узла 17 выделения информационных импульсов, блок 19 выделения сигнала начала отсчета, состоящий из усилителей 20 и 21, входы которых подключены к фотоприемникам 14 и 15, пороговых детекторов 22 и 23, входы которых подключены к выходам усилителей

20 и 21, сумматора 24 и дифференциального усилителя 25, входы которых подключены к выходам пороговых детекторов 22 и 23, элемента И, входы которого подключены к выходу сумматора 24 и дифференциального усилителя

25, элемента 26 И, управляемого инвертора 27, информационный вход которого подключен к выходу элемента

26 И, а управляющий вход подключен

3 2 к выходу узла 18 определения направления перемещения, формирователя 28, вход которого подключен к выходу управляемого инвертора 27.

Фотоприемники 14 и 15 расположены в зоне формирования дифракционных максимумов первого порядка от дополнительных дифракционных решеток 6,7 и 8,9.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Источник света 1 формирует пучки лучей, направляемые на основные и дополнительные дифракционные решетки

4 — 9, нанесенные на подвижный и неподвижный элементы 2 и 3 °

При перемещении подвижного элемента 2 относительно неподвижного элемента 3 на выходе фотоприемников 10—

13 формируются сигналы, сдвинутые друг относительно друга на 90 .

Сигналы, снимаемые с фотоприемников 10 — 13, поступают на входы 17 выделения информационных импульсов, входящего в измерительный блок 16.

В зависимости от направления перемещения подвижного элемента .2 относительно неподвижного элемента 3 на одном из выходов узла 17 выделения информационных импульсов формируются импульсы, количество которых связано с величиной линейного перемещения подвижного элемента 2.

Направление перемещения фиксируется узлом 18 определения направления перемещения.

При совмещении дополнительных дифракционных решеток 6,7 и 8,9 на выходе фотоприемников 14 и 15 формируются сдвинутые по фазе относительно друг друга сигналы, которые усиливаются усилителями 20 и 21, входящими в блок 19 выделения сигнала начала отсчета.

Сигналы с выходов усилителей 20 и 21 детектируются пороговыми детекторами 22 и 23, не пропускающими шумы и наводки, и направляются на входы сумматора 24 и дифференциального усилителя 25. Сумматор 24 формирует строб измерения, а дифференциальный усилитель 25 — разностный сигнал, поступающий на вход элемента 26 И, на второй вход которого поступает сигнал с выхода сумматора 24.

Простробированный элементом 26 И разностный сигнал поступает на информационный вход управляемого инверто3 1310

Ра 27, на управляющий вход которого поступает сигнал с выхода узла 18 определения направления перемещения.

По переднему фронту сигнала, снимаемого с выхода управляемого инвертора 27, формирователь 28 формирует короткий импульс сигнал начала отсчета, поступающий на выход блока 19 выделения сигнала начала отсчета.

При изменении направления переме- 10 щения подвижного элемента 2 относительно неподвижного элемента 3 на выходе узла 18 определения направления перемещения формируется инвертированный сигнал управления, по которому на15 выходе управляемого инвертора 27 формируется инвертированный разностный сигнал, снимаемый с выхода дифференциального усилителя 25, формирователь

28 формирует сигнал начала отсчета 20 по заднему фронту сигнала, снимаемого с выхода управляемого инвертора 27.

Использование предлагаемого устройства позволяет с высокой точностью формировать сигнал начала отсчета вне зависимости от направления перемещения. объекта.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения линей-ЗО ных перемещений, содержащее оптически связанные источник света, подвижный и неподвижный элементы, на каждом из которых нанесена основная решетка с постоянной пространственной частотой 35 штрихов и дополнительная решетка с изменяющейся пространственной частотой штрихов, основной и дополнитель633 4 ный фотопреобразователи, оптически связанные с основной и дополнительной решетками, измерительный блок, входы которого подключены к основному фотопреобразователю, включающий узел определения направления перемещения, блок выделения сигнала начала отсчета, вход которого подключен к дополнительному фотопреобраэователю, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности формирования сигнала начала отсчета, каждая из дополнительных решеток выполнена в виде двух дифракционных решеток с линейно изменяющейся пространственной частотой, смещенных друг относительно друга, дополнительный фотопреобразователь, расположен в зоне формирования дифракционных максимумов первого порядка от дополнительных решеток.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что дополнительный фотопреобразователь выполнен в виде двух фотоприемников, блок выделения сигнала начала отсчета выполнен в виде сумматора, дифференциального усилителя, входы которых связаны с фотоприемниками, элемента И, входы которого подключены к выходу сумматора и дифференциального усилителя, управляемого инвертора, информационный вход которого подключен к выходу элемента И, а управляющий вход подключен к выходу узла определения направления перемещения формирователя, вход которого подключен к выходу управляемого инвертора.

1310633

Составитель Т. Айсин

Техред А.Кравчук, Корректор Л. Патай

Редактор JI. Повхан

Заказ 1879/36

Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4