Фотоэлектрический преобразователь перемещений Советский патент 1983 года по МПК G01B21/00 

I X

COS(f

Фиг.1 Изобретение относится к измерительно технике, в частности, к технике измерени лииейнь х или угловых перемещений, и мо- жет быть использовано в измерительных системах автоматических металлорежуписх станков. Известен фотоэлектрический преобразоватапъ перемещений, содержащий источник света, установленные последовательно по ходу светового луча подвижную растровую решетку со штрихами постоянного шага, неподвижную растровую решетку с двумя сдвинутыми один относительно другого на четверть шага секторами штрихов с шагом равным шагу штрихов подвижной растровой решетки, и блок фотоприемников, распопо: сен1лыЙ напротив секторов штрихов непод Б11ЖНОЙ растровой решетки, двухкангшьный ус1тительшмй блок, соединенный с выходом блока фотоприемников, и два компаратораСЛ. Известный преобразователь характеризуется невысокой точностью, которая определяется тем, насколько точно обеспечен фазовый сдвиг на --- на выходе компараторов. Однако известно, что налише инструментальных дощсков при выставлении фотопрнемнлков относительно друг щругв со сдвигом на 1/4 шага растра, наличие ошибок изготовления растровых элементов и их установки , а также в результате влияния угловой апертурь и не- параллельности светового потока освети- тельньХ систем и многих других факторов в реальных конструкциях фотоэлектричесшгх преобразователей всегда приводят кфазовым погрешностям, в результате которых фазовый сдвиг между сигналами не будет равен - . Цель изобретения - повьш1ение точност преобразования. Поставленная цель достигается тем, что фотоэлектрический преобразователь порамешен11й, содержаш;ий источник света, установлега-гые последовательно по ходу светового луча подвижную растровую решетку со штрихами постоянного шага, неподвижную растровую решетку с Двумя сдвинутыми один относительно другого на четверть шага секторами штрихов с шагом равным шагу штрихов подвижной растрово решетки, к блок фотоприемников, расположенный напротив секторов штрихов непод- вилсной растровой решетки, двухканальный усилительный блок, соединенный с выходом блока ф(Угоприемников, и два компаратора, снабжен инвертирующим усилителем, первый выход дкухканального усилительного блока соединен с первым входом первого компаратора и входом инвертирующего усилителя, а второй выход - с вторым входом первого компаратора и первым входом второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом инвертирующего усилителя. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов. Преобразователь содержит источник 1 света, установле1шые последовательно по ходу свепювого луча подвижную растровую решетку 2 со штрихами постоянного щага, неподвижщю растровую решетку 3 с двумя сдвинутыми один относительно другого на 1/4 шага секторами штрихов с шагом, равным шагу щтрихов подвижной растровой решетки 2, блок 4 фотоприемнкков, расположенный напротив секторов, кнверт1фующий усилитель 5, двухканальный усили тельнь Й блок 6 и компараторы 7 и 8. При перемещении подвижной растровой решетки 2, связанной с измеряемым объектом относительно неподвижной растровой решетки 3 на блок 4 фотоприемников поступает промодупированный растровым сопряжением световой поток от источ}гика 1 света. Блок 4 фотоприемников подключен к двухканальному усилительному блоку 6, на обоих выходах которого формируются гармонические сигналы без. постоянной составляющей, при этом фа.зовый сдвиг этих сигналов может значительно отличаться от у . К первому выходу двухканального усилительного блока 6 подключен инвертирующий усилитель Г) (коэффициент усиления равен единице) на выходе которого имеется сигнал, инверсный синусоидальному. Если принять, что на первом выходе двухканального усгши тельного блока 6, образуется синусоидаль- ный сигнал (фиг. 2 диаграмма 1а), тогда на втором выходе блока 6 шле&гся ко синусотщальный сигнал (фиг. 2, диаграмма 16). Инверсный синусотщальный сигнал показан на фиг. 2 диаграмма 1в. Эти сигналы поступают на входы компараторов 7 И В , причем на входы компаратора 7 по тпают синус оидальный и косннус оидальный сигналы, а на входы компаратора 8 - косинусондальный и инберсный синусоидальному. Напряжение на выходе компаратора 7 находится на уровне, соответствующем логической 1, когда разность напряжений между , например, неинвертирующим и ннвертируюшим сигналами с напряжением и, и 2 псяожительна пли логическая ттри (U.-Urt)0, 31 когда разностное напряжетте отрицательно, на выходе компаратора 7 - логический О или IJBbfx логический О при ()0 Таким образом, на выходе компаратора 7 получается првшоугольный с1Пнал (фиг. 2, диаграмма /( )., фронты которого совпадают с точками равенства по величине сигналов, представленных на диаграм.- мах Га и 16 (фиг.2),на выходе компаратора 8 появляется прямоугольный сигнал, фронты которого совпадают с точками равенства по величине сигналов, представленных на диаграммах 16 и 1в (ф11г. 2). Разность между двумя прямоугольными сигналами равна четверти периода. При изменении фазы между сигналами ( фиг. 2, диаграммы 1а и 1б),получаемыми с выхода двухканального усилтггельного блока 6 на произвольную величину л (фиг. 2, диаграмма 1), фаза между прямоугольными сигналами,представленными на диаграммах И vi (П (фиг. 2), не изменится, т.е., разность фаз между сигналами на выходах компараторов 7 и 8 равна независимо 4184 от погрешности , которая может иметь место на выходе цвухконального усилительного блока 6. Сигналы на выходе компараторов 7 и 8 при наличии погрешности л Ч на входе сдвинуты всегда ад (фиг. 2, диаграммы IV и V ). Таким образом, в предлагаемом преобразователе устраняется влияние погрешностей фаз1фовки сигналов фотоэлементов блока фотоприе«1ников, чем достигается высокая точность преобразования. При этом для получения высокой точности не требуется прецизионного выставлетя фотоприемников со сдвигом относительно Друг друга в 1/4 шага, прецизионного взаимного выставления растров, сложной оптической системы в осветителе пня фо мирова шя параллельного потока излучения через растровое сопряжение и ее регулировки, что дает возможность создавать более простые конструкции преобразоватея, значительно сокращает время на его регулировку, а следовательно, стоимость реобразователя.

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗСВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий источник света, установленные последовательно по ходу светового луча подвижную растровую решетку со штрихами постоянного шага, неподвижную растровую решетку с двумя сдвинутыми один относительно другого на четверть шага секторами штрихов с шагом, равным шагу штрихов подвижной растровой решетки, и блок фотоприемников, расположенный напротив секторов штрихов неподвижной растровой решетки, двухканальный усилительный блок, соединенный с выходом блока фотоприемников, и два компаратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен инвертирующим усилителем, первый выход двухканального усилительного блока соединен с первым входом первого компаратора и входсм инвертирующего усилителя, а второй выход с вторым входом первого компаратора и , первым входом второго компаратора, второй вход которого соединен с- выходом ин(П вертирующего усилителя. I } СО СЛ 4 00

V

Л

Фиг.2