Устройство для автоматического измерения линейных и угловых перемещений

 

О П И С А Н И Е 286542

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 22.1V.1968 (№ 1236298118-24) Кл. 74b, 8/05 с п1?исоед iilciiiic 1 заявки ¹

МПК 6 011 5 28

Приоритет

Опубликоваиэ 10.Х1.1970. Бюллетень,¹ 34

Иомитет оо делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 531.14.083.8:

:535.411 (088.8) . 1ата ог, бликования описания 27.1.1971

Автор изобретения

Б. M. Кубланов

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ЛИНЕЙНЪ1Х И УГЛОВЬ(Х ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Известно устройство для автоматического измерения линейны.; или угловык размеров и перемещений, содержащее оптическш1 датчик иа дифракциоииы.;. или растровык решетках с равномерно расположенными щелями, фотоприемники, усилители, счетчик и пороговые с?:емы.

Предложенное устройство отличается от известны.; тем, что в нем содержатся разностиые с?1емы, соединенные своими в.;адами с 10 вы.;одамн таки.; пар усилителей, которые оти (и стоят по кол1гчсству щелей на — и — -1-1, и выг г."одами последовательно через усилители — 15 с пороговыми схемами.

Это позволяет повысить точность измерений.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; 20 на фиг. 2 — оптический датчик положения максимумов и минимумов интерференциоииык

1юлос; на фиг. 3 — образование счетиы?: импульсов.

Описываемое устройство предназначено для 25 точного автоматического измерения линейнык н угловых перемещений при помощи счета дробнык порядков иитерференционны.; полос или дробны?: частей масштабны.; и растровык интервалов. 30

Выходы датчика 3 усилив",þòñÿ при помоци усилителей постоянного тока 71 — 7„. Выходные напряжения усилителей, соответствуюll щи.; щелям, отстоящим через — номера по2 парно вычитаются разностиыми с: емами Р,, Р:,, Р-., а для пар, образуемых усилителями, соогветствуюи1и?; щелям, разнесенным ио

П номеру через — + 1, аналогичное вычитание

2 производят разностные с емы Р., Р,, Р„

Вы.;одныс напря?кения разностны.; с.;ем

P1 — Р, i снова усиливаются усилителями разности постоянного тока УР1 — т Р„1 и 1гослс усиления подаются на пороговые с.;емы Л1-— — Пи+1.

В случае равенства нулю напряжений иа том или ином вы?;оде усилителей разности

УР1 — УР„- i пороговые с.;емы П1 — П„. 1 выдают ими льсы напряжений, которые через обьединитсльну1о схему «11 1И» подаются па счетное устройство СЧ, Счетное устройство

СЧ накапливает суммарное количество импульсов, соответствующих дробным порядкам интерференциоииы?; или м;1сштабнык полос.

В описываемом устройстве производится контроль работы почти всех каналов схемы, 286542

3 которые начинаются в датчике Д и оканчиваются пороговыми схемамп П,— П„.

Для осуществления контроля первая и последняя пороговые схемы П и П„1 готовят и через задержку проверяют состояние блока контроля К куда заведены все выходы пороГOIII»X СХСМ.

Результаты контроля выводятся на индикатор Ик.

Для получения импульсов счета дробных порядков пнтерференционных или масштабных полос при помощи описанной блок-схемы служит оптический датчик положения максимумов плн минимумов интерферепционных полос Д (см. фиг. 2). Он состоит пз источника света 1, конденсора 2 коллиматора 8, которые формируют луч направленного света на неподвижное зеркало 4. Отражаясь от зеркала 4, луч проходит через неподвижну1о прозрачную дифракциопную решетку 5 (или масштабную прозрачную решетку) и, отражаясь от подвижной отражательной решетки б (или отражательного подвижного масштаба), создает интерферепционные муаровые полосы (или простые муаровые полосы), которые через равномерно располо2кенные щели 7 попадают на фотопреобразователи 8 (ФД-З).

Для измерения поступательных перемещений щели 7 располагаются вдоль прямой линии, а для измерения угловых перемещений и размеров — на цилиндрической поверхности круга в виде одинаковых отверстий или на плоскости круга в виде равных радиальных секторов.

Укладка щелей 7 на интерференционной, масштабной или растровой полосах достигается фокусировкой полосы на выбранное количество щелей 7 и проверкой положений укладки отыостированными схемами.

Принцип образования счетных импульсов иллюстрируется налоэкенными картинами (в произвольных масштабах) и блочной схемой.

На фиг. 3, а распределение интенсивности света К (х) сфокусировано в плоскость щелей 7, так что на ширине светлой и темной частей укладывается п щелей.

Шели 7, укладывающиеся на ширине одной полосы, обозначены па фиг. З,г 7 — 7„. В дргом масштабе на фиг. 3, б приведены масштабные или растровые полосы, имеющие одинаковую ширину i.!2 светлой и темной частей. Описываемое устройство пригодно только для таких полос. Эти полосы также сфокусированы на выбранное количество щелей 7„.

Распределение интенсивности масштабных или растровых полос показано на фиг. 3, в.

Светлые потоки, вырезаемые щелями 7 из полосы, попадают на фотоумножители Ф1 — Ф, (см. фиг. 3, а). Выходные токи фотоумножителей (фотоприемников) усиливаются усилителями постоянных токов У1 — У„. Выходы усилителей попарно подаются на разностные схемы Р,. Для этого берутся усилители, щели которых отстоят друг от друга на то количество щелей, которое укладывается íà «о4 лавине полосы, т. е. для этого могут быть Lç!Iты усилители с номерами

У,— >У, „иУ вЂ” — 1

2 2 и где меняется i от 1 до — — . Кроме того, могут г быть образованы пары с номерами усилителей

У;--> У

-- 1 °

Устройство работает следующим образ эм.

Если максимумы или минимумы освещенности интерференционной растровой илп iac15 штабной полосы передвинутся через середины мехкду выбранныхш парами щелей 7, то соответствующие пары отыостированных усилителей X! — У„выдадут од1шаковые вь.ходные напряжения, которые создадут на выходе одной из разностных схем Р,— Р„; 1 нулевые наИ РЯ»КЕНИЯ.

Для более точной фиксации нулевых областей в схеме, показанной на фиг. 1, предусмотрены усилители разности УР,— УР, + 1, которые выдают усиленные разностные напряжения. В случае, когда усиленные разностные напряжения на выходах УР,— УР„ i меньше пороговых папря2ксш1й, соответству1ощие пороговые схемы П,. опрокидываются i::!a их

30 выходах получаются сигналы о равенствах световых потоков, iipoxopsr!IIIIx через соответствующие щели. При движении подвижной дифрикционной, масштабной или растроио11 решеток сигналы от пороговых схем формиру35 ются в виде узких импульсов. Импульсы все: пороговых схем поступают на собирательную схему «ИЛИ», которая передает их на накапливающее счетное устройство Сч.

Счетное устройство Сч накапливает общее

40 количество импульсов от всех liopoIQBhlx схем

K Ввиду того, что границы между парами щелей делят интервал полосы на равные части, получаемые в этих местах импульсы положения максимумов и минимумов делят так45 же интервал половины полосы на равные части. Стабильность и надежность работы устройства проверяется блоком контроля К.

Предмет изобретения

Устройство для автоматического измерения линейных и угловых перемещений, содер кащее оптический датчик на дпфракционных или растровых решетках с равномерно располо55 женными щелями, фотоприемники, усилители, счетчик и пороговые схемы, отлича1о1аееси тем, что, с целью повышения точности измерений, в нем содержатся разпостные схемы, соединенные своими входами с выходами та60 ких пар усилителей, которые отстоят по колии n честву щелей на — и(— +1), а выходами пог 2 следовательно через усилители — с пороговы65 ми схем а ми.

286542

Составитсси А. Иванова

Коррс: «;!i!>l Л. Коро од

А. Николаева

Тсхрсд Л. Я. Левина

Реда кто р Л. А. Утехина

Заказ 3848 8 Тираж 480 Подписное

Ц1!1111П!! !хомитст» по дедам изоорстсиий и открытии нри Сове.. т1ипистров CCCI>

Москва, Ж-33 аушская пяб., и. 4 о

Т!II oãри Р ия, пр. Са .уиова, 2