Способ измерения перемещений

 

О П И С А Н И Е («) бе4б21

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. Кл.о

G 01 . В 11/00 (22) Заявлено04,02.74 (21) 1995097/28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.07,771эюллетень №25 (45) Дата опубликования описания 19.08.77

Государственный номитет

Совета Министров СССР по делам иаооретений и открытий (53) УДК 531.715.2 (088,8 ) (72) Автор изобретения

Б. И. Саркисов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕШЕНИЙ

20

Изобретение, относится к контрольноизмерительной технике, а именно к способам измерения перемещений подвижных частей механизмов и приборов растровыми нониусными системами.

Известен способ измерения перемешений, основанный на анализе картины нониусного сопряжения растров (11. Недостаток его заключается в невысокой чувствительности и сложности реализации.

Известен и другой способ измерения перемешений растровь:ми нониусными системами, заключаюшийся в том, что измеряют степень несовпадения прозрачных элементов растров (21.

Но и этот способ не обладает достаточной чувствительностыс, поскольку шаг комбинацион.;ой картины при определенной длине инчикаторного растра может быть меньше длины этого растра.

11елью настоя(пего изобретения являются увеличение чувствительности измерения, Йля достижения поставленной цели в описываемом способе изменяют параметры одного или обочх сопрягаемых растров до тех пор, пока шаг комбиниционного сопряжения не станет равным длине индикаторного растра, и измеряют положение прозрачного элемента индикаторного растра, первого относительно начала отсчета и совпадаюшего с прозрачным элементом измерительного растра.

На фиг. 1 .изображена схема устройства, реализуюшего данный способ; на фиг. 2— растровое сопряжение этого устройства.

Для реализации описываемого способа измерения перемещения используют измерительный растр 1, опорный индикаторный растр 2, источник излучения 3 и электронный блок отсчета перемешения 4.

Подвижный измерительный растр 1 представляет собой механическую решетку с шагом ((»ам и связан с перемешаюшейся частью какого-либо механизма (на чертеже не пэказан).

Индикаторный растр 2 выполнен опорным и образован фэтэчувствительными столбцами с шагом о» фэтоматрицы.

5645

25

3

Из всех столбцов фотоматрицы элементами рабочего индикаторного растра 5 с шагом Д „„,, являются лишь столбцы

6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13. Этот растр

5 образует в комбинации с растром 1

5 вдоль оси ОХ из взаимного перемещения нониусное сопряжение. Взаимодействующими элементами растров являются столбцы

6,7,8,9, 10, 11, 12, 13растра2и щели (зрачки) 14, 15, 16, 17, 18, 19, )0

20 растра 1.

Измертельный растр 1 отстоит от начала координат (точка О) на расстоянии, что определяется положением его

"условного нулевого" зрачка 1 4 по оси ОХ, Зрачки 21, 22, 23, 24, 25, 26 опре: деляют второе положение раствора, а "условно нулевой" зрачок 21 отстоит от начала координат на расстояние . дискретные элементы 27, 28, 29, 30, 31, 2е

32, 33 фотоматрицы 8 различной степени виньетируются зрачками растра 1.

Все столбы растра 5 имеют условный код поло жения tn, опре деляюший расстояние столбца от начала координат, а все фотоэлементы столбцов растра 2 имеют условный код перекрытия ?t определяющий степень несовпадения столбцов растра 5 .со щелями растра 1, Процесс измерения перемещений по 30 описываемому способу производится следующим образом.

После предварительной настройки системы измеряют параметры опорного индикаторного растра 2 (период растра, шири- 35 ну элементов, взаимодействующих со щелями растра 1) таким образом, чтобы шаг Q комбинационного сопряжения, об« разованного между растром 1 и новым, рабочим индикаторным растром 5, стал 40 равен длине этого индикаторного растра, а ширина взаимодействующих элементов при этом была бы не более разности щагов растра 2 и 1 (Д"„„д - Д,„,м ), При настройке измерительной системы 45 в исходном "нулевом" положении растры

1 и 2 расположены так, чтобы "условно нулевая" щель 14 растра 1 открывала лишь

"нулевой" (по коду перекрытия) фотоэлемент 31, совмещенный с началом оси ОХ, После перемещения измерительного растра 1 определяется положение первого относительно начала оси ОХ элемента индикаторного растра (столбца растра 5), совпадающего со щелью растра 1.,Иля данной системы двух растров 1 и 5, элементы которых не параллельны друг другу, считается, что зрачки растра 1 в какойто степени совпадают со столбцами растра 5, если источнику излучения 3 хотя бы в какойго степени открыты нулевые элементы этих столбцов, лежащих на оси ОХ.

Предполагается также, что дискретный фотоэлемент матрицы. включается только при минимальном виньетировании щелью растра

1, так, что из нескольких соседних фотоэлементов столбца, на которые падает свет от источника 3, включен лишь один (пои перемещении растра 1 на расстояние от нулевого положения включается только фотоэлемент 28 столбца 9, а фотоэлементы 27 и 29 не включены, так как закрыты краями щелей 16 и 17 растра 1 ), При первом положении растра 1 исковйм первым элементом индикаторного растра 5 является столбец 9, а во втором положе« нии из двух столбцов 11 и 12, нулевые элементы которых 32 и 33 открыты, таким элементом является столбец 11, Положение нужного столбца относительно начала О координат по оси ОХ определяется тем, что положение соответствующего стобца фиксировано, и относительно точки

О оси ОХ ему приписан код положения 1п .

Поэтому в первом случае положение столбца 9 определяется кодом положения m =3, который имеют все элементы столбца 10, а во втором — кодомтп = 5, который имеют все элементы столбца 11. Электронный блок отсчета перемещений 4 определяет степень несовпадения сопрягающихся эле ментов. В описываемом сопряжении растров 1" и 5 это, по существу, - степень перекрытия щелями растра 5 нулевых фотоэлементов столбцов фотоматрицы, При полностью открытом источнику 3 нулевом фотоэлементе (например 28) включен толь ко этот фотоэлемент, При смещении растра

1 вдоль оси ОХ начинает засвечиваться нулевой элемент столбца 10, а элемент 28 столбца 9 начинает несовпадать со щелью

17, Из-за непараллельности щелей и столбцов по мере смешения растра 1 вдоль оси

ОХ включаются последующие фотоэлементы столбца 9. Степень несовпадения элементов растра 1 с нулевыми фотоэлементами растра 5 определяется кодом перекрытия

11, который приписан каждому фотоэлементу столбца фотоматрицы. Таким образом, в первом положении растра 1 степень несовпадения столбца 9 со щелью 17 равна нулю (код t1 =О фотоэлемента 28), а во втором — степень несовпадения первого из двух столбцов 11 и 12 со щелью 25 равна 7 (по коду Й = 7 фотоэлемента 30 столбца 11). Для правильного определения степени несовпадения элементов растров 1 и 5 система настраивается так, чтобы при сопряжении растров сигнал в блок 4

564521

Фиг. 1 шел лишь с одного элемента матрицы. Возможна также реализация других способов определения степени перекрытия одноименных элементов растров. Если, например, растровое сопряжение проектируется на фоточув ствительную поверхность сканистора, она легко определяется по ширине первого импульса, обусловленного сопряжением, В случае сопряжения двух механических растров (решеток) определять степень перекры 10 тия взаимодействующих элементов (зрачков) можно по величине интегрального светового потока, прошедшего через сопрягаемые элементы.

Формула иэобретени»

Способ измерения перемещений растровыми нониусными системами, у которых 29 ширина прозраЧных элементов иэмерительного и индикаторного растров не больше разности их шагов, заключающийся в том, что измеряют степень несовпадения прозрачных элементов растров, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью увеличения чувствительности измерения, изменяют параметры одного или обоих сопрягаемых растров до тех пор, пока шаг комбинационного сопряжения не станет равным длине индикаторного растра, и измеряют положение прозрачного элемента индикаторного растра, первого относительно начала отсчета и совпадающего с прозрачным элементом измерительного растра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Мироненко А. В. Фотоэлектрические измерительные системы, М„ "Энергия, 1967, с. 52, 2. Авторское свидетельство СССР

¹ 396544, кл. G 01 В 11/02, 1973.

Гоставитель П. Юров

Редактор О. Иванова Техреп О. Луговая Корректор С- ° Патрушева

Заказ 2135/206 Тираж 007 1 подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров ГГСР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж- .. 5, Распекая наб., д. 4/Г филиал ПИ1! "11атент", г. ужгород, ул. !1роектцая 4 тная,