Фотоэлектрический способ определенияположения штриха шкалы

 

СОюз Советскид

Социалист ическив

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТИЛЬСТВУ (11) 807053 (61) Дополнительное м авт. сеид-ву— (Щ Заявлено03. 07. 78 (21) 2639108/18-28 с присоединением заявки N9—

<я)м. кл.

С, 01 В 9/04

Госудврствеииый комитет

СССР по делим изобретеиий и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 23.02.81. Ьюллетень М (И) 4Ê 531. 715. 2 (088..8) Дата опубликования описания 23. 02. 81 (72) Авторы изобретения

В. И. Карпов и A. Р. Кольнер (71) Заявитель

Ордена Трудового Красного Янамени экспер научно-исследовательский институт металл (54 ) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ

ШТРИХА ШКАЛЫ

Изобрете ние относится к измери.,тельной технике и может быть исполь зовано для контроля штриховых мер, а также в измерительных преобразователях, например прецизионных станков.

Известны фотоэлектрические способы определения положения штрихов шкал, использующие сканирование конт-. ролируемого штриха и анализ сигналов, снимаемых с фотоприемника (1) .

Недостатком известного способа является нестабильность работы сканирующих элементов.

Наиболее близким к предлагаемому 15 по технической сущности и достигаемому результату является фотоэлектрический способ определения положения Штриха шкалы, заключающийся в том, что перемещают диафрагму отно- 20 сительно контролируемого штриха и определяют координату геометрической оси штриха путем анализа сигналов, снимаемых с фотоприемни" ка 2) . 25

Точность способа ограничена погрешностью, обусловленной ассиметрией функции распределения освещенности в изображении штриха, которая не может быть полностью устранена. 30

Кроме того, быстродействие известных способов ограничено временем, необходимым для осуществления сканирования.

Цель изобретения — повышение быстродействия способа и точности измерений.

Посталенная цель достигается тем, что определяют среднюю величину сигнала при отсутствии штриха в поле зрения фотоприемника, выбирают не менее двух уровней сигнала в зоне, где изменения сигнала пропорциональны перемещениям диафрагмы относительно контролируемого штриха, фиксируют координаты диафрагмы при совпадении текущего значения сигнала с выбранными уровнями, и по определенной средней величине сигнала, выбранным уровням сигнала и соответствующим фиксированным координатам диафрагмы вычисляют положение середины основания сигнального импульса., соответствующее искомой координате.

Суть способа состоит в том, что отыскивают координаты геометоической середины основания штриха по отдельным значениям фотоэлектрического сигнала и по величине средней с оставляющей сигнала.

807053

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 — зависимость напряжения сигнала И от перемещения Х диафрагмы относительно штриха.

Устройство содержит штриховую меру 1 со штрихами 2, нанесенными на штриховую меру, диафрагму 3 фотоэлектрического микроскопа, фотоприемник 4 фотоэлектрического микроскопа, прибор 5 для определения координаты, отражатель 6 лазерного интерферометра прибора 5 для определения координаты, элементы 7 сравнения, цифровой вольтметр 8, специализированную ЭВМ 9,. цифропечатающее устройство 10. 15

Способ реализуется следующим образом.

Перед началом измерения выбирают уровни напряжения И, И,. (фиг.2), в зоне, где измененйе сйгнала И про- 2О порционально перемещению X. Измерения проводятся при перемещении фотоприемника 4 и диафрагмы 3 относительно штрихов 2 меры 1. В процессе измерения текущее значение сигнала И 25 сравнивают с выбранными уровнями сравнения И с д = И,, И сРпри помощи элементов 7 сравнения.

При совпадениях И с величинами Иср.„

И р элементы 7 сравнения формируют сйгйалы опроса, по которым прибор

5 (ИПЛ.10M,52) фиксирует координаты х,х, х>, жестко связанного с диаф1 рагмой 3 отражателя 6 лазерного интерферометра прибора 5.

Одновременно с этим определяется И средняя величина напряжения сигнала

"ceca например, при помощи цифрового вольтметра 8 с достаточным временем усреднения. Величины И „ И перед началом перемещения, и величины 4р

И ре*, х, х, х., х 1 в процессе измерения йоступали в специализированную ЭВМ 9 (15BCM5). За время прохождения фотоэлектрического микроскоспа до следующего штриха 2 меры 1 ЭВМ 9 определяет координату середины основания импульса х, которая при аппроксимации сигнального импульса треугольником в случае двух уровней сравнения определяется по соотношению

"0 (ц ц) (Х+Х ) +>< 0)-(Х+Х )((— ()

С целью уменьшения влияния шумов фотоприемника, вносящих нестабильность в работу элементов сравнения, выбирают п уровней вместо двух и определяют искомую координату не по двум, а по и точкам по методу наименьших квадратов или другим подобным методом.

Середина основания импульса х О соответствует геометрической оси штриха 2.

При работе по предлагаемому . способу повышается точность измерения, поскольку величина основания аппроксимирующего треугольника определяется только шириной диафрагмы 3 и шириной штриха 2, и положение середины основания треугольника не зависит от его формы, т.е. от влияния неравномерности освещенности быстро-. действие предлагаемого способа определяется быстродействием прибора для определения координаты диафрагмы.

Формула изобретения

Фотоэлектрический способ определения положения штриха шкалы, заключающийся в том, что перемещают диафрагму относительно контролируемого штриха и определяют координату геометрической оси штриха путем анализа сигналов, снимаемых с фотоприемника, о т л и ч .а ю щ и йс я тем, что,с целью повышения быстродействия способа и точности измерений, определяют среднюю величину сигнала при отсутствии штриха в поле зрения фотоприемника, выбирают не менее двух уровней сигнала в зоне, где изменения сигнала пропорциональны перемещениям диафрагмы относительно контролируемого штриха, фиксируют координаты диафрагмы при совпадении текущего значения сигнала с выбранными уровнями, и по определенной средней величине сигнала, выбранным уровням сигнала и соответсвующим фиксированным координатам диафрагмы вычисляют положение середины основания сигнального импульса, соответствующее искомой координате.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бронштейн A. С., Джохадзе Ш. P. и Перова И. A. Фотсэлектрические измерительные микроскопы. М., "Машиностроение", 1976.

2. Сихарулидзе В. M. и Эедгинид-: зе Г. П. Новый фотоэлектрический метод наведения на штрихи шкал. - "Измерительная техника", 1975, Р 3 (прототип).

807053

%юд г

Х, Хз

Составитель С. Грачев

Редактор Н. Лаэаренко Техреду.Бабинец Корректор Г. Решетнйк

Закаэ 262/60 Тираж 653 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

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