Фотоэлектрический датчик координатографа Советский патент 1983 года по МПК G08C9/06 

Изобретение относится к устройсвам для кодирования графической информации в прямоугольной системе координат, а также к датчикам линейных (или угловых) перемещений, используемых в выше названных прибрах.

Известны фотоэлектрические преобразователи угловых перемещений вала в число импульсов, содержащие измерительный и индикаторный растровые диски, осветитель и фотоприемник Г1.

Точность отсчета зависит от числа прорезей (рисок), нанесенных на измерительный диск датчика положения и от кинематической передачи датчик-визир. Возможность .современной технологии нанесения прорезей и рисок ограничена. Так, например, система фотоэлектрическая ВЕ-106 производственного объединения ЛЭМЗ г. Ленинград дает 1024 импульса на один оборот диска или 100 мкм на импульс.

Данная величина 100 мкм/имп, при современных требованиях, предъявляемых к кодированию графической информации, не приемлема.

E aибoлee близким техническим решением к предлагаемому является фотоэлектрический датчик, содержащий два диска - измерительный и индикаторный, которые связаны между собой с помощью механической передачи в виде червячного редуктора, вариатор, а также систему регулировки передаточного отношения.

Для регулирования угловой цены одного импульса механическая передача регулируется так,, что диски вращаются в противоположных направлениях. Датчик содержит, как и все известные фотоэлектрические системы неподвижно закрепленные по обе стороны обоих дисков источник света и фотоприемник.

. Используемый для измерения угловой дены импульса вариатор включает винт с рукояткой, вилку, ролик/ контактирующий с торцовой поверхностью диска вариатора, червячное колесо и червячную шестерню 21.

Совершенно очевидно, что погрешностина изготовление всех выше перечисленных элементов, а также люфты и зазоры в конечном итоге дадут возможность регулирования положения прорезей, нахожящихся на измерительном диске, в пределах одного миллиметра-, а то и более. Напомним, что высокоточные измерительные диски фотоэлектрических датчиков перемещений имеют очень малую величину цены импульса (до 20 мкм/имп). Поэтму применение таких вариаторов для приборов типа Графодат-И не представляется возможным, так как ,дискрет шага импульса на порядок меньше дискрета регулировки вариатора.

Цель изобретения - повьпиение разрешающей способности фотоэлектрического датчика без увеличения его габаритов за счет увеличения числа импульсов на единицу углового перемещения измерительного диска.

Поставленная цель достигается тем, что в фотоэлектрический датчик координатографа, содержащий последовательно расположенные источник -света, индикаторный диск, измерительный диск и фотоприемник, индикаторный и измерительный диски расположены соосно один относительно другого, введены кронштейн, первый и второй шкивы, источник света установлен на индикаторном диске, фотоприёмник установлен на кронштейне, который укреплен на индикаторном диске, первый и второй шкивы жестко соединены с измерительным и индикаторным дисками, которые установлены в центре горизонтальной направляющей и на траверсе координатографа.

На фиг. 1 изображен координатограф (без планшета). общий вид; на фиг. 2 схематически показан фотоэлектрический датчик углового положения (например, по оси X), разрез; на фиг. 3 - траверса с креплением оптического визира с кинематическими ветвями траверсы координатографа по оси У (шкивы и диски условно показаны одного диаметра) , разрез..

Координатограф (фиг. 1) содержит домкрат с .U-образным лонжероном

1, горизонтальную направляющую 2, две вертикальные балки 3, перпендикулярные направляющей 2, гибкие верхнее и нижнее кинематические звенья. 4 и 5, охватывающие ролики 6, шкив 7 и фотоэлектрический датчик 8 положения пО оси X, расположенный по центру планшета, фотоэлектрический датчик 9 положения по оси У, траверса 10 снабжена оптическим визирогО 11 и фотоэлектрическим датчиком 9 положения по оси У. Верхнее и нижнее кинематические звенья 4 и 5 скреплены с траверсой 10 в точках 12 и 13.

Фотоэлектрический датчик 8 (как по оси X, так и по оси У) представляет из себя фотоэлектрический преобразователь перемещений вала в число импульсов. Каждый датчик содержит два подвижных соосных диска измерительный 14 и индикаторный 15 (фиг. 2), жестко насаженных на шкивы 7, охватываемые кинематическими звеньями 4 и 5. К подвижному индикаторному диску 15 прикреплен кронштейн 16, на котором находятся источник 17 света и фотоприемник 18.

Причем оба диска 14 и 15 находятся на отрезке прямой, соединяющей источник 17 света и фотеприемник 18. На торцовой плоскости диска 14 нанесена система прорезей или рисок с одинаковым шагом (не показано). Оптический визир 11 (фиг. 3) выполнен из корпуса, внутри которого расположена оптическая линза 19. Корпус визира скреплен .:справа с первой кинематической ветвью 20 в точках 21, а слева с второй кинематической ветвью 22 в точках 23. Обе ветви 20 и 22 расположены на траверсе 10 и охватывают шкивы дисков фотоэлектрического датчика 9, фиксирующего йеремещение визира по оси У.

При работе оператор перемещает траверсу 10 над плбскостью планшета координатографа, например, вправо. При этом верхнее кинематическое звено 4, скрепленное с траверсой 10 в точке 12, вращает измерительный диск 14 датчика положения по оси X по часовой стрел.ке. Нижнее кинематическое звено 3, скрепленное с траверсой 10 в точке 13, вращает индикаторный диск 15 против часовой стрелки.

Так. как точки 12 и 13, в которых верхняя 4 и нижняя 5 кинематические звенья скреплены с траверсой, перемещаются с одной скоростью, то шкивы 7 дисков 14 и 15, имеющие один и ТОТ же диаметр, имеют равные угловые скорости вр 4щения, но противоположного направлеция. Фотоприемник 18, представляющий из себя, например, фотодиод, 1%нерирует такое число импульсов, которое равно удвоенному числу прорезей или рисок, нанесенных на диск 14.

При перемещении оптического визира по оси у (при движении его, например, вверх) кинематическая ветвь 20 траверсы 10 вращает индикаторный диск датчика 9 положения визира относительно, оси У против часовой стрелки, а кинематическая ветвь 2iвращает измерительный диск 14 по часовой стрелке. Фотодиод (фотоприемник) генерирует такое число импульсов, которое равно удвоенному числу прорезей или рисок, находящихся на измерительном диске 14. Импульсный счетчик зафиксирует также удвоенное число импульсов (это

происходит вследствие вст-речного

движения диска 14 и фотоприемника 18).

Центральное (по центру тяжести nj аншета) расположение датчика положения по оси X позволяет значительно увеличить диаметр измерительного диска, а следовательно, и точность показаний датчика положения по оси X. Кроме того, центральное размещение датчика углового положения повышает надежность работы прибора в целом, так как обеспечи.вает меньшую вибрацию, а следовательно, и меньшее проскальзывание упругих звеньев относительно шкиВОВ, которые ими охвачены, что

уменьшает ошибку в показаниях призора.

Другой особенностью предлагаемого изобретения является тот факт, Что

30 исчезает одна из ошибок в показаниях по оси X, связанная с радиальньм люфтс всей траверсы относительно ее центра тяжести (такой люфт всегда имеет место в подшипниках, по которым перемещается траверса по.направлякадей). Ошибка исчезнет вследствиё того, что при такс люфте изменения угловых скоростей вращения дисков 14 и 15 имеют противоположный знак, а следовательно, они ко пенсируются.

Teicникo-экoнoмичecкaй эффективность от использования изобретения обусловлена еро техническими особенностями.

.fS 17

С

2f f9

г Г

2ff

Ч.

./, ,7

. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК КООРДИНАТОГРАФА, содержащий последовательно расположенные источник света, индикаторный диск, измерительный диск и фотоприемник, индикаторный и измерительный диски расположены соосно один относительно другого, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности фотоэлектрического датчика координатографа, в него введены кронштейн, первый и второй шкивы, источник света установлен на индикаторном диске, фотоприемник установлен на кронштейне, который укреплен на И11дикаторном диске, первый и второй шкивы жестко соединены с измерительным и ин дикаторным дисками, которые установлены в центре горизонташьпой направляющей и на траверсе координатографа . J е