Фотоэлектрический измерительный преобразователь круговых перемещений

 

СВОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„803604

3(51) G 01 В 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ " Г" "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ::;:-..: :3

Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

q d(n-1) и

Ю

CQ

{ ф

Ю вВь (21) 2690499/25-28 (22) 04,12.78 (46) 30.05.83. Бюл. N 20(72) А .Т.Ушинскас, С.А.Перерва, Б.И.Минцерис, Б.А.Кравченко и Л.И.Герберене (71) Вильнюсский филиал Экспериментального научно-исследовательского института металлорежущих станков (53) 531.14(088.8) (56) 1. Преобразователь измерительный фотоэлектрической круговой мод.

BE-51М, межотраслевая информация

НИИМАШ, серия 10-08, инф. листок

N 21 76.

2. Авторское свидетельство СССР

N 433336, кл. G 01 В 11/26, 1967.

3. Авторское свидетельство СССР и 396545, кл. G О1 В 11/26, 1971 (прототип), (54)(57) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КРУГОВЫХ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ с интегральным по всей окружности съемом информации, содержащий источник света, растровое сопряжение, состоящее из подвижного и неподвижного лимбов, на каждом из которых нанесено по растровой круговой дорожке, состоящей из чередующихся прозрачных и непрозрачных штри" хов одинаковой ширины, конденсор и собирающую систему в виде вогнутых отражающих поверхностей второго порядка, установленных соосно с источником света, и два фотоэлемента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и увеличения разрешающей способности преобразователя,источник света, собирающая система и оба фотоэлемента расположены по одну сторону растрового сопряжения, а конденсор.- по другую сторону между центрами поверхностей собирающей системы и лимбами, отражающие поверхности собирающей системы выполнены в виде двух сферических зеркал, расположенных между лимбами и фотоэлементами, расстояние от центра кривизны каждого зеркала до плоскости растрового co"" пряжения меньше расстояния от плоскости растрового сопряжения до соответствующего фотоэлемента на величину и Я, причем где п - показатель преломления стекол лимбов, 4=4 d -. суммарная толщина лимбов, оба фотоэлемента расположены на оси преобразователя, на одном из лимбов нанесена дополнительно растровая круговая дорожка, на другом - нанесена дополнительно растровая круговая дорожка со сдвигом на одну восьмую шага штрихов относительно основной, а поверхность непрозрачных штрихов на подвижном лимбе выполнена зеркально отражающей.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в измерительных системах станков с ЧПУ, координатно-из" мерительных машинах и кинематометрах.

Известны устройства для получения электрического периодического сигнала, несущего информацию о перемещении подвижной части преобраэова- щ теля путем модуляции светового потока от источника света растровым обтюрационным сопряжением. Растры, образующие растровое сопряжение, могут быть отражающими и пропускающими.

Отражающие растры состоят из определенного количества отражающих и неотражающих штрихов, пропускающие растры состоят из определенного количества прозрачных и непрозрачных штрихов $1).

Съем информации в такам преобразователе получается от определенного участка растрового сопряжения, что не позволяет получить высокую точность измерений.

Известен фотоэлектрический преобразователь, в котором осуществлен интегральный по всей окружности растрового сопряжения съем информации. Однако примененные в нем отражающие конуса отличаются низкой технологичностью изготовления, так как угол конуса каждого отражателя дол- жен быть выдержан с высокой точностью поскольку при наличии погрешности угла конуса величино" Q E, отраженные им лучи отклоняются на угол 2hE.

Кроме того, на выходе данного преобразователя получается только один о периодический электрический сигнал, что не. дает возможности определить направление вращения и затрудняет интерполяцию сигнала 2».

Наиболее близким по технической сущности и .достигаемым результатам к изобретению является фотоэлектрический измерительный преобразователь круговых перемещений с интегральным па всей окружности съемам информации, содержащий источник света, растровое сопряжение, состоящее из подвижного и неподвижного лимбов, на каждом из которых нанесено по растровой круговой дорожке, состоящей иэ чередующихся прозрачных и непраз- 55 рачных штрихов одинаковой ширины, конденсар и собирающую систему в виде вогнутых отражающих паверхнос04 2 тей второго порядка, установленных саосна с источником света, и два фотоэлемента Я .

Недос1аткам данного преобраэоваТОЛЯ ЯплllHeTCR Ега НИЗКЗЯ ТОЧНОСТЬ» обусловленная тем, что каждый иэ сигналов, сдвинутых по фазе один относительна другого, формируется от сопряжения, в котором участвует соответствующий кольцевой .сектор, а не все растровое сопряжение.

Разрешающая способность преобразователя, т.е. минимальный угол поворота, который можно обнаружить с помощью преобразователя, будет прямо пропорционален количеству импульсов эа оборот на выходе преобра эователя. Чтобы увеличить количество импульсов эа оборот (повысить разрешающую способность), необходимо соответственно увеличивать количество штрихов на обоих лимбах. Однако увеличение количества штрихов на лимбах затруднено по технологическим причинам.

Применение параболических отражающих поверхностей также снижает технологичность данного преобразователя.

Целью изобретения является повышение точности и увеличение разрешающей способности преобразователя.

Эта цель достигается тем, что источник света, собирающая система и оба фотоэлемента расположены по одну сторону растрового сопряжения, а конденсор " - по другую сторону между центрами поверхностей собирающей системы и лимбами, отражающие поверхности собирающей системы выполнены в вид, е двух сферических зеркал,,расположенных между лимбами и фотоэлементами,;расстояние от центра кривизны каждого зеркала до плоскости растрового сопряжения меньше расстояния ат плоскости растрового сопряжения до соответствующего фотоэлемента на величину 6 Я, причем d(n-3) и где n - показатель преломления стекол лимбов;

d=

=d+d- стинаоная толщина лиибоа, оба фотоэлемента расположены йа аси преобразователя, на одном из лимбов нанесена дополнительно растровая круговая дорожка, на другом нанесена дополнительно растровая кругавае

803604 4 растрового сопряжения до соответст у" ющего фотоэлемента, на величину Ь3, причем

3 дорожка со сдвигом на одну восьмую шага штрихов относительно основной, а йоверхность непрозрачных штрихов на подвижном лимбе выполнена зеркально отражающей.

На чертеже изображена оптическая схема преобразователя.

Устройство содержит источник 1 света, отражающую систему из сферических зеркал 2 и 3, растровое сопря- !о жение иэ неподвижного и подвижного лимбов 4 и 5, соответственно конденора 6,, фотоприемники 7 и 8. Непрозрачные штрихи обеих дорожек подвижного лимба 5 выполнены отражающими, Сдвиг между штрихами внутренней дорожки неподвижного лимба 4 относительно штрихов внешней дорожки составляет одну восьмую шага, штрихов. На подвижном лимбе 5 внутрен-. 2О няя и внешняя дорожки нанесены без сдвига по шагу, Устройство работает следующим образом.

Свет от источника 1 попадает на ,конденсор 6 отражается от него и попадает на растровые сопряжения внутренних и внешних дорожек лимбов

5 и 4, Пройдя через растровые сопряжения, световые пучки попадают на зеркала 2 и 3 собирающей системы °

Положение источника 1 света и фокус конденсора устанавливается таким, чтобы направление лучей, отразившихся от конденсора 6 и прошедших лимбы 4 и 5, было противоположно на" правлению лучей, отраженных от зеркал 2 и 3 собирающей системы.

Это достигается соответствующей установкой оптических элементов, в том числе установкой расстояния

% от центра кривизны каждого зеркала до плоскости растрового сопряжения меньшим, чем расстояние от плоскости где n - показатель преломления стекол лимбов;

e=d

5, световые потоки от растрового сопряжения внутренних дорожек собираются на фоточувствительной площадке фотоприемника 7, а световые потоки от растрового сопряжения внешних дорожек собираются на фоточувствительной площадке фотоприемника 8.

Таким образом, световой поток от источника света модулируется каждым растровым сопряжением дважды с одной и той же частотой, что равносильно удвоению числа штрихов на обоих лимбах.

В преобразователе для обоих сигналов реализован интегральный по всей окружности съем информации, что повышает точность преобразова" теля, и получено удвоение количества импульсов за оборот без увеличения количества штрихов на лимбах, что повышает вдвое разрешающую способность преобразователя.

Применение сферических зеркал одинакового радиуса кривизны вместо параболических поверхностей повыша.ет технологичность преобразователя. 803604

Составитель С.Грачев

Редактор Н.Аристова Техред N.Ìåòåëåâà КорректорА. Ференц

Заказ 6659/3 Тираж 602 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, N-35, Раушская наб., д. ч/5

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