Фотоэлектрический измерительный преобразователь для контроля линейных и угловых перемещений объекта

 

ОПИ НИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<11568299 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.0875 (21) 2160827 28 с присоединением заявки М— (23) Приоритет (51)м. КЛ.З

G 01 В 11 00

G 01 В 11/26

Государственный комитет ссср по делам изобретений

QTKPhlTHH

Опубликовано 15.0881. Бюллетень М 30

Дата опубликования описания 15.0881 (53) У4К 531.715, .27 (088.8) В.С.Васильев, Б.Д.Никитин, А.Ю.Криштул, Е.П.Потапов, Ю Н.Рогов, Ю.N.Ãoëóáoâñêèé и Н,И.Куликова (72) Авторы изобретения

Ордена Трудового, Красного Знамени экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежуи их станков (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЛИНЕЙНЫХ И УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИ

ОБЪЕКТА

Изобретение предназначено для фотоэлектрических преобразований линеИ. ных и угловых перемещений объекта.

Оно может применяться при контроле перемещений подвижных узлов измерительных машин, станков, зубчатых передач и т.д.

Известен фотоэлектрическии преобразователь, содержащий осветитель, штриховую меру, жестко связанную с контролируемым объектом, измеритель ный преобразовательный элемент, выполненный по спирали Архимеда, нанесенной на вращающемся стеклянном диске, фотоприемники.

Недостатком такого преобразователя является сравнительно низкая точность измерений перемещений, вызванная погрешностью измерительного элемента.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является фотоэлектрический измерительный преобразователь, содержащий источник света, оптическую систему и штриховую меру, расположенные по ходу луча от источника света, установленную последовательно за штриховой мерой проекционную оптическую систему, непрозрачный вращающийся барабан

r размещенным на нем измерительнопреобразовательным элементом; тактовый и опорный круговые растры со штри хами и фотоприемники.

Недостатками этого преобразователя являются сравнительно невысокая точность, обусловленная тем, что осевое смещение барабана непосредственно переходит в погрешность измерений, ограниченное быстродействие, обусловленное наличием одной питающей щелью, нанесенной по винтовой линии поверхности барабана.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия преобразователя °

Это достигается тем, что измерительно-преобразовательный элемент выполнен в виде развертывающего кругового растра со штрихами, нанесенными по образующим барабана, совместно со штрихами тактового и опорного круговых растров, проекционная оптическая система выполнена с переменным коэффициентом увеличения, а преобразователь снабжен диафрагмами трапецеидальной формы, установленными перед развертывающим и тактовым круговыми растрами.

568299

На чертеже показана схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь содержит источник 1 света, конденсатор 2, призму 3 объектив 4, образующие оптическую систему, штриховую меру 5, на. которой нанесены штрихи б с определенным шагом, линзу 7, образующую вместе с объективом 4 проекционную систему, зеркало 8, вращающийся барабан 9, установленный, например, на шпинделе 10 и приводимого во вращение электродвигателем 11 через ременную передачу 12.

На внутренней поверхности барабана нанесено непроразчное покрытие 13, в котором прорезаны штрихи развертывающего кругового растра 14, а также штрихи опорного кругового растра

15 и тактового кругового растра 16.

Кроме того, преобразователь содержит источник 17 света, конденсатор 18 растровую диафрагму 19, на которой нанесены опорные штрихи 20 и тактовые штрихи 21, объективы 22 и 23, проецирующие указанные штрихи на опорный круговой растр и тактовый круговой растр соответственно, диафрагмы 24 и 25, тракецеидальной формы, установленные перед развертывающим и тактовьм круговыми растрами, фотоприемники 26-28.

На чертеже также показаны графики измерительного сигнала 29, опорного сигнала 30 и тактового сигнала 31 соответственно.

Работает фотоэлектрический измерительный преобразователь следующим образом.

При вращении барабана 9 происходит периодическое изменение интенсивности световых потоков, падающих на фотоприемники 26-28 в результате оптического взаимодействия проекций штрихов 6 меры 5, а также проекций опорных штрихов 20 и тактовых штрихов 21 растровой диафрагмы 19, соответственно, со штрихами кругового развертывающего растра 14, опорного кругового растра 16 и тактового кругового растра 15 барабана. При этом на выходах фотоприемников

26-28 возникают периодические электрические сигналы — измерительный сигнал 29, опорный сигнал 30 и тактовый сигнал 31. Причем периоды измерительного Тди опорного То сигналов равны между собой, а период тактового Т сигнала многократно т их меньше.

При перемещении штриховой меры 5 на величину Х сместится во времени на t z измерительный сигнал 29 от носительно опорного сигнала 30. Вели" чина перемещения штриховой меры определяется числом N < периодов тактового сигнала, заполняющих временной. промежуток t ® и, фазой Л„. измерительного сигнала относительно тактового, т.е °

10: где S - шаг штриховой меры.

Информация о направлении перемещения штриховой меры 5 и, следовательно, контролируемого объекта вырабатывается следующим образом. Если направление перемещения проекции штрихов б совпадает с направлением вра— щения барабана 9, то опорный сигнал

30 опережает по времени измерительный сигнал 29. И наоборот, если направление перемещения проекции штрихов 6 противоположно направлению вращения барабана 9, то опорный сигнал 30 отстает по времени от измерительного сигнала 29.

t5

Формула изобретения

Фотоэлектрический измерительный

30 преобразователь для контроля линейных и угловых перемещений объекта, содержащий источник света, оптическую систему и штриховую меру, расположенные по ходу луча от источника света, расположенные последовательно эа штриховой мерой проекционную оптическую систему, непрозрач.— ный вращающийся барабан с размещен40 ныл на нем иэмерительно-преобразовательным элементом, тактовый и опорный круговые растры со штрихами и фотоприемники,о т л и ч а ю щ и йс я тем,,что, с целью повышения

45 точности и быстродействия, измерительно-преобразовательный элемент выполнен в виде развертывающего кругового растра со штрихами, нанесенными по образующим барабана совмест5О но со штрихами, тактового и опоРного круговых растров, проекционная оптическая система выполнена с переменным коэффициентом увеличения, а преобразователь снабжен диафрагмами трапецеидальной формы, установлен55 ными перед развертывающим и тактовым круговыми растрами.

5б8299

Техред Т.Маточка

Корректор Ю. Макаренко ,4

Редактор Л.Письман

Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 8541/41

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4