ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИНКРЕМЕНТНЫЙ РАСТРОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 2004 года по МПК G01B11/02 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к инкрементным средствам измерения линейных перемещений.

Известен фотоэлектрический преобразователь линейных перемещений, содержащий корпус, измерительный стержень, измерительный растр, индикаторный растр, источники излучения, фотоприемники, см. авторское свидетельство СССР 1672195 по кл. G 01 В 5/02, опуб. 1991 г.

К недостаткам известного преобразователя можно отнести сложность его конструкции, из-за большого числа упругих сочленений деталей, что снижает вибрационную устойчивость, а наличие зазора между фотоприемниками и индикаторной маской снижает разрешающую способность устройства.

Известен фотоэлектрический инкрементный растровый преобразователь, включающий корпус, измерительный шток, растровое сопряжение, состоящее из растровой линейки и индикаторной маски с излучателем и фотоприемниками, см. Преснухин Л. Н. "Фотоэлектрические преобразователи информации". М.: Машиностроение, 1974. Рис.93. С.180.

Недостатком этого преобразователя является наличие конденсора для формирования изображения на фотоприемниках, для установки которого необходимо дополнительное устройство крепления и юстировки, что усложняет конструкцию и увеличивает габариты.

Известен фотоэлектрический инкрементный растровый преобразователь, содержащий корпус, измерительный шток, держатель, растровое сопряжение, состоящее из растровой линейки и индикаторной маски с излучателями и фотоприемниками, см. авторское свидетельство СССР 1019211 по кл. G 01 В 5/02, G 01 В 11/02, опубл. 1983 г.

У этого преобразователя сложно осуществляется сочленение оптических информационных каналов, каждый из которых образован излучателем, растровой линейкой, соответствующим светопропускающим окном индикаторной маски и фотоприемником, элементы информационного канала установлены на деталях, имеющих различное базирование, и это требует сложных доводочных операций. Кроме того, в этом преобразователе между индикатороной маской и фотоприемником имеется зазор, что увеличивает габариты устройства и приводит к рассеянию света на границе сред, а значит снижает его разрешающую способность. Кроме того, в нем пространственный шарнир обеспечивает угловое перемещение только по двум осям, а это недостаточно для точной юстировки элементов растрового сопряжения преобразователя и приводит к необходимости введения дополнительных регулировочных механизмов, что усложняет конструкцию устройства.

Фотоэлектрический инкрементный растровый преобразователь, содержащий корпус, измерительный шток, держатель, растровое сопряжение, состоящее из растровой линейки и индикаторной маски с излучателями и фотоприемниками, см. авторское свидетельство СССР 1497443 по кл. G 01 В 5/02, опубл. 1989 г.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Однако оно обладает недостатками.

Наличие зазора между индикаторным растром и фотоприемниками у преобразователя-прототипа приводит к рассеянию света на границе сред, это снижает разрешающую способность преобразователя, одновременно увеличивая габариты, а наличие двух юстировочных механизмов /юстировка растровой линейки и индикаторной маски/ усложняет конструкцию и снижает устойчивость к внешним воздействующим факторам /ударным и вибрационным/.

В основу настоящего изобретения положено решение технической задачи, позволяющей упростить растровое сочленение оптических информационных каналов и повысить работоспособность преобразователя за счет улучшения сочленения, увеличения жесткости и плотности компановочных элементов.

Фотоэлектрический инкрементный растровый преобразователь содержит корпус, измерительный шток, держатель, растровое сопряжение, состоящее из растровой линейки и индикаторной маски с излучателями и фотоприемниками; держатель имеет два выступа, в которых выполнены отверстия, расположенные перпендикулярно оси измерительного штока и сопряженные с дополнительно введенными метками на индикаторной маске, отверстия в держателе выполнены переходными для электрического соединения различных сторон выступов, излучатели и фотоприемники размещены между отверстиями, а индикаторная маска размещена в плоскости фотоприемников.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

За счет реализации отличительных признаков изобретения /в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы/ достигаются важные новые свойства объекта.

Наличие в держателе двух выступов, в которых выполнены отверстия, расположенные перпендикулярно оси измерительного штока и сопряженные с дополнительно введенными метками на индикаторной маске, упрощает сочленение элементов, как растрового сопряжения, так и сочленение его с излучателями и фотоприемниками.

Размещение излучателей и фотоприемников между отверстиями обеспечивает максимальную базу между отверстиями и метками на индикаторной маске для настроечных и контрольных операций и способствует упрощению установки элементов в конструкции.

Прилегание индикаторной маски к плоскости фотоприемников повышает работоспособность преобразователя в сложных условиях /при вибрации, при температурных изменениях окружающей среды/ и увеличивает компановочную жесткость.

Выполнение отверстий в держателе в виде переходных для электрического соединения различных сторон выступов позволяет обеспечить электрическую связь излучателей и фотоприемников с устройством обработки сигналов, и тем самым повысить плотность компановки конструкции преобразователя.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:
Фиг. 1 - фотоэлектрический инкрементный растровый преобразователь /разрез/.

Фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2.

Фиг.4 - разрез В-В на фиг.2.

Фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.2.

Фотоэлектрический преобразователь содержит:
Корпус 1.

Измерительный шток 2.

Растровую линейку 3.

Сферический шарнир 4.

Поворотную втулку 5.

Индикаторную маску 6.

Светопропускающие окна 7.

Крестообразные ориентирующие метки 8.

Держатель 9.

Выступ 10.

Излучатели 11.

Отверстия 12.

П-образные метки 13.

Выступ 14.

Фотоприемники 15.

Отверстия 16.

П-образные метки 17.

Фотоэлектрический преобразователь осуществляет измерения линейных перемещений следующим образом.

Измерительный шток 2 перемещается относительно корпуса 1, при этом растровая линейка 3 перемещается относительно индикаторной маски 6, а также относительно излучателей 11 и фотоприемников 15.

В выступах 10 и 14 выполнены отверстия 12 и 16, расположенные в плоскости растровой линейки 3 перпендикулярно оси измерительного штока 2. Между отверстиями 12 размещены излучатели 11, а между отверстиями 16 фотоприемники 15. Точная установка излучателей 11 и фотоприемников 15 осуществляется по нанесенным на выступах 10 и 14 П-образным меткам 13 и 17, соответственно. Метки 13 и 17 охватывают излучатели 11 и фотоприемники 15, соответственно. Отверстия 12 и 16 обеспечивают сочленение держателя 9 с индикаторной маской 6 и растровой линейкой 3.

В индикаторной маске 6 имеются четыре светопропускающих окна 7, в которых растровые штрихи сдвинуты на 1/4 шага растра, что позволяет получать сигналы sin х, cos х, - sin х, - cos x, которые используются для формирования счетных импульсов.

На индикаторной маске 6 выполнены крестообразные ориентирующие метки 8, которые совпадают с центрами соответствующих отверстий 12 и 16. Сопряжение меток 8 и отверстий 12 и 16 можно легко видеть в проходящем свете с помощью, например, микроскопа. Индикаторная маска 6 жестко прилегает к плоскости фотоприемников 15, благодаря этому нет /паразитного/ рассеяния света.

Отверстия 12 и 16 выполнены переходными для электрического соединения различных сторон выступов 10 и 14. На выступах 10 и 14 со стороны, соответственно, излучателей 11 и фотоприемников 15 имеется проводниковый слой, с которым они электрически соединены. С другой стороны выступов 10 и 14 также имеется проводниковый слой для электрического соединения излучателей 11 и фотоприемников 15 с устройством обработки /не показан/.

Растровая линейка 3 для обеспечения поворота ее вокруг трех осей закреплена на поворотной втулке 5 сферического шарнира 4, который жестко связан со штоком 2, при этом ось шарнира 4 расположена на оси штока 2. Сферический шарнир 4 обеспечивает необходимое угловое перемещение для сборки и контроля растрового сопряжения.

Предложенный фотоэлектрический преобразователь разработан и изготовлен в цехе завода "Измерон", а проведенные испытания подтверждают его соответствие критерию "промышленная применимость".

Использование преобразователя с заявленными конструктивными элементами позволяет упростить растровое сочленение оптических информационных каналов и повысить работоспособность:
- за счет выполнения в держателе двух выступов,
- за счет выполнения отверстий в выступах держателя,
- за счет расположения отверстий в выступах держателя перпендикулярно оси измерительного штока,
- за счет сопряжения отверстий в выступах держателя с дополнительно введенными метками на индикаторной маске,
- за счет выполнения отверстий переходными для электрического соединения различных сторон выступов,
- за счет размещения излучателей и фотоприемников между отверстиями,
- за счет жесткого соединения фотоприемников с индикаторной маской.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к инкрементным средствам измерения линейных перемещений. Фотоэлектрический инкрементный растровый преобразователь содержит корпус, измерительный шток, держатель, растровое сопряжение, состоящее из растровой линейки и индикаторной маски с излучателями и фотоприемниками. Держатель имеет два выступа, в которых выполнены отверстия, расположенные перпендикулярно оси измерительного штока и сопряженные с дополнительно введенными метками на индикаторной маске. Отверстия в держателе выполнены переходными для электрического соединения различных сторон выступов; излучатели и фотоприемники размещены между отверстиями, а индикаторная маска размещена в плоскости фотоприемников. Технический результат: упрощение растрового сочленения оптических информационных каналов и повышение работоспособности. 5 ил.

Фотоэлектрический инкрементный растровый преобразователь, содержащий корпус, измерительный шток, держатель, растровое сопряжение, состоящее из растровой линейки и индикаторной маски с излучателями и фотоприемниками, отличающийся тем, что держатель имеет два выступа, в которых выполнены отверстия, расположенные перпендикулярно оси измерительного штока и сопряженные с дополнительно введенными метками на индикаторной маске, отверстия в держателе выполнены переходными для электрического соединения различных сторон выступов, излучатели и фотоприемники размещены между отверстиями, а индикаторная маска размещена в плоскости фотоприемников.