Способ измерения перемещений и устройство для его осуществления

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОЬРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

937989 (61 } Дополнительное к авт. синд-ву (22) Заявлено 24.03,80 (21) 2899439/18-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 23,06.82. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 23.06.82 (5! )М. Кл.

601 В 7/00 (Ьоудорстаааамй комитет

СССР аа йалам «эооретекик и открытий (53} УДК 621.317. .39:53 1.7 17 (088.8) Л. И. Павлов, В. С. Садов, К. М. Шестаков, В. Н. Ильин и А. B. Романов т (72) Авторы изобретения

Институт электроники АН Белорусской СССР

I uлно, (-> (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электричеоким измерениям линейных размеров.

Известен способ измерения перемещений, заключающийся в том, что преобразовывают перемещение в квадратурные периодические сигналы, выравнивают их

S по амплитуде и вырабатывают счетные импульсы (1) .

Недостатком способа является низкая разрешающая способность.

1О

Наиболее близким к изобретению по тонической сущности является способ измерения перемещений, заключающийся в том, что преобразовывают перемеще ние в квадратурные периодические сит . налы, выравнивают их по амплитуде и интерполируют (2 ), Недостатком известного способа является низкая точность измерения пе» ремещений, обусловленная зависимостью точности интерполяции от того, насколько точно выдерживается сдвиг фаз входных ситяалов.

Известно устройство для измерения перемещений, содержащее преобразователь перемещения в квадратурные сигналы, два формирователя, блок выработки счет ных импульсов (1) .

Недоста тком устройства является низкая разрешающая способность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство дпя измерения перемещений, содержаmee преобразователь перемещения в квадратурные сигналы, два формирователя, входами соединенные с выходами преобразователей перемещения и интерполятор 12) .

Недостатком известного устройства является низкая точноть измерения перемещений, обусловленная чувствительностью к изменению заданного сдвига фаз входных сигналов.

Оель изобретения - повышение точности измерения перемещений путем устранения ошибки интерполирования от нъквадратурности сигналов.

937989 4 сумматора 4 соединен со входом формирователя 6, а выход сумматора 5 — со входом формирователя 7. Формирователи

6 и 7 предназначены для устранения разбаланса амплитуд сигналов сумматоров.

Выходы формирователей 6 и 7 соединены со входами интерполятора 8, который предназначен для получения сдвигов, фазы входных сигналов, пропорциональных заданному коэффициенту интерполяции.

Способ осуществляется следующим образом.

11ва сигнала преобразователя 1 перемещения Ф и Ф, сдвинутые один относительно другого на 90 + P ($ -сдвиг фаз сигналов, обусловленный неидеальностью настройки преобразователя 1 перемещения и отклонением траектории сканирования объекта от идеальной, поступают на формирователи 2 и 3. Выравненные по амплитуде сигналы поступают на двухвходовые сумматоры 4 и 5. Благодаря выбору соответствующих коэффициентов передачи сумматоров, их выходные сигналы всегда находятся в квадратуре, независимо от сдвига фаз выходных сигналов преобразователя 1 перемешения.

С выходов сумматоров сигналы подаются на формирователи 6 и 7. Сдвинутые на +90 один относительно другого и выравненные по амплитуде сигналы поступают на схему интерполятора, где осуществляется заданный сдвиг фаз, зависящий от выбранного коэффициента интерполяции.

Постоянство сдвига фаз выходных сигналов сумматоров позволяет устранить ошибку интерполяции, обусловленную паразитным сдвигом фаз выходных сигналов преобразователя перемещения.

Ч аким образом, предлагаемый способ и устройство позволяют повысить точность измерения. При применении изобретения снижаются требования к точности юстировки и к их подстройке в процессе работы, к прямолинейности направляющих перемещения. Кроме того, изобретение можно использовать и для преобразования фазового сдвигавамплитуду,,при этом единичному изменению фазы соответствует двойное изменение амплитуды, если измерение производить между выходными сигналами сумма торов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выравненные сит налы суммируют между собой, один из них суммируют с инвертированным вторым сит налом, просуммированные сигналы выравнива.лт по амплитуде, а интерполируют сит налы, полученные после второго выравнивания.

Устройство для осуществления способа снабжено третьим и четвертым формиро- 10 вателями и двумя сумматорами, коэффициент передачи первого сумматора равен

- К, коэффициент передачи второго сумматора по одному из входов равен коэффициенту передачи первого сумматора, а по крут ому входу равен по величине первому, но противоположен по знаку, входы сумматоров соединены с выходами первых двух форл.ирователей, а выходы — со вхо- . дами третьего и четвертого формировате- щ0 лей соответственно, выходы которых подключены i интерполятору, На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство состоит из преобразователя

1 перемещения в квадратурные сигналы, формирователей 2 и 3, входом соединенных с выходами преобразователя 1 перемещения, сул маторов 4 и 5, второй пары

30 формирователей 6 и 7, подключенных к выходам сумматоров и интерполяторов 8.

Преобразователь 1 перемещения в квадратурные сигналы предназначен LUI$I выработки двух сигналов, сдвинутых по пространственной фазе на (/2 крут относительно друга, Формирователи 2 и

3 предназначены для выравнивания амплитуд входных синусоидального и косинусоидального сигналов и представляют собой последовательное соединение усилителя с регулируеллым коэффициентом усиления и интегратора-вычитателя, охваченных отрицательной обратной связью, Сумматоры 4 и 5 предназначены для обеспечения при изменении фазы входных сиг- 4 налов синхронного сдвига фаз обоих выходки,х сигналов с сохранением разности фаз между выходными сигналами, равной

+90 . Коэффициент передачи синусоидального и косинусоидального сигналов одного из сумматоров подбирается равным 1К, при этом коэффициент передачи второго сумматора равен первому — с обратным знаком. Выходи преобразователя 1 перемещения в квадратурные сигналы, соеди- Ы иены с соответствующими входами формирователей 2 и 3, а их выходы соединены со входами сумматоров 4 и 5, Выход

Формула изобретен ия

1. Способ измерения перемешений, заключающийся в том, что преобразовы9379 вают перемешение в квадратурные периодические сигналы, выравнивают их по амплитуде и интерполируют, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем устранения % ошибки интерполирования от неквадратур ности сигналов, выравненные сигналы суммируют между собой, один из них суммируют с инвертированным вторым сигналом, просуммированные сигналы вы- 10 равнивают по амплитуде, а интерполируют сигналы, полученные после второго выра вн иван ия.

2. Устройство для измерения перемещений, содержащее преобразователь перемещения в квадратурные сигналы, два формирователя, входами соединенные с выходами преобразователя перемещения, и интерполнтор, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что оно снабжено третьим и 20 четвертым формирователями и двумя сумматорами, коэффициент передачи пер89 6 ього сумматора равен +К, коэффицент передачи второго сумматора по одному из входов равен коэффициенту передачи второго сумматора, а по другому входу равен по величине первому, но противоположен по знаку, входы сумматоров соединены с выходами первых двух формирователей, а выход - с входами третьего и четверторого формирователей соответ ственно, выходы которых подключены к интерполятору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Преснухин Л. Н. Фотоэлектрические преобразователи информации. М., "Машиностроение", 1974, с. 178-182.

2. Преснухин Л. Н. Шаньгин В. Ф., Шаталов Ю. А. Муаровые растровые датчики положения и их применение. М., "Машиностроение, 1969, с. 74-78 (прототип).

Составитель А, Куликов

Редактор Н, Пушненкова: ТехрепТ.Маточка Корректор У.Пономаренко

Заказ 4439/58 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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