Устройство для измерения линейных перемещений Советский патент 1984 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейню: перемещений в разлпчпьпс системах, напрн-jlep в станкак с программным управлением .

Наиболее близк - к изобретеншо является устройство для измерения линей1-1ых яеремещений, содержащее два растровых фотоэлектрическш-: преобра.зооателя, калодьй нз которых состоит из оптически связанных источника света,, измерительного и индикаторого растров, сЬотоприемнгПса, измериельные растры скреплены один с друим, датчик положения и блок переклюения, вход которого подключен к атчику положения tlj.

Недостатком известного устройства вляется ограниченное быстродействие.

Цель изобретения повьЕпение быстродействия устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения линейых перемещений, содержащее два. растровых фотоэлектрических преобразователя, каждый из которых состоит из оптически связанных источника света, измерительного и индикаторного раст poBj фотоприеммика, измерительные растрьг скреплены один с другим, датчик положения и блок переключения, вход которого подключен к датчику положения, снабжено сум атором, входы которого Связаны с фотоприемниками фотоэлектрических преобразователей, (la один из измерительных растров нанесена маска, длина которой меньще длины измерительного растра, а ширина изменяется в направлении перемещения нзмарительного растра по трапецеидальному закону, датчик положения выполнен в виде дополнительного источника света и дополнительного фотоприемника., оптически связанных с маской, выходгл блока переключения соединены с источниками света фотоэлектрических преобразователей.

Причем блок переключения выполнен в }зид,е дифференциального yc;н.питeJ: ьного каскада, один из входов которого подключен к источнику опорного напряжения, второй вход является входом блока, а выходы дифференциального усютительного каскада, являются выходами блока.

На фиг, 1 представлена Фзшкционапьная схема предлагаемого устройства; па фиг. 2 - функциональная схема блока переключения; на фиг. 3 график изменения величины сигнала, снимаемого с дополнительного фотоприемника.

Устройг гзо содержит источники света 1и 2, оптически связанные с ними измерительные растры 3 и 4, скрепленные друг с другом индикаторные растры 5 и 6, фотоприемники 7 и 8, усилители 9 и 10, входы которых подключены к фотоприемникам 7 и 8, сумг-шторы 11 и 12, входы которых подключены к выходам усилителей 9 и 10, дополнительный источник 13 света, оптически связанная с ним маска 14, нанесенная на один из измерительных: растров., дополнительный фотоприемник 15, усилитель 16, подключенный входом к дополнительному фотоприемнику

15,блок 17 переключения, вход которого подключен к выходу з-силителя

16,а выходы соединены с источниками 1 и 2 света, блок 18 питания, выходы которого соединены с источниками 1 и 2 света и блоком 17 переключения. Блок 17 переключения состоит нз дифференциального усилительного каскада 19., источника 20 опорного

напряжения,,

Устройство работает следующим образом.

Источники 1 и 2 света освещают

растровые сопряжения, образованные измерительнь&ш 3 и 4 я идцикаторными 5 и 6 растрами. При перемещении измерительных растров 3 и 4 относиельно индикаторньгк , 5 и 6 на фотоприемниках 7 и 8 формируются сиз налы, постунаюи ие на входгл усилителей

9и 10. На выходах усилителей 9 и

10фop fflpyютcя синусоида„ггьно и ко- синусоидально изменяющ.иеся сигналы,

поступающие на входы сумматоров 11 и 12, Дополнительный источник 13 света формирует световой поток, проходящий через маску 14 и попадающий на фотоприемник 15, выходной сигнал

с которого усаливается усилителем 16 и поступает на вход блока 17 переключения.

Блок 17 переключения (фиг„ 2) управляет то.ком питания источников 1 и 2 света Б зависимости от величины с.игнала. поступающего на вход диф- т ференцисшьного усилительного каска.да 19, на второй вхо,ц которого поступает опорное напряжение с источника 20 опорного напряжения. При перемещен ш измерительных растров 3 и 4 величина сигнала, снимаемого с дополнительного фотоприемника 15, изменяется от максимального до минимального значений (фиг, 3), что приводит к перектоочению источников 1 и 2 света. Переключение источников 1 и 2 света начинается при приближении места скрепления измерительных 3 и 4 к индикаторным 5 и 6 растрам, причем вследствие того, что ширина маски изменяется по трапецеидальному закону, сигнал, формщзуемый дополнительным фотоприем ником 15, изменяется по ли хейному закону /фиг. 3) „ Линейный закон изменения сигнала на выходе дополнительного фотоприемника 15 приводит к тому, что общая величина светового потока, формируемого источниками 1 и 2 света, не из97При этом не изменяется веменяется. личина сигналов, формз1руемых на , выходе сумматоров 11 и 12. При прохождении места скреплеитш измерительных 3 и 4 и индикаторных растров 5 и 6 происходит обратное переключение источников 1 и 2 света. Таким образом, информационные сигналы на выходе с 7-1маторов 11 и 12 не изменяют своей амплитуды при перемещении скрепленных измерительных растров 3 и 4 относительно индикаторных 5 и 6. Использование устройства позволяет производить измерения линейных перемещений с помощью скрепленных измерительных растров на длине,- превьшгающей длину отдельного измерительного растра, что обеспечивает высокую точность и быстродействие. Экономический эффект от- внедрения одного устройства составит приблизительно 5 тыс, руб.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее два растровых фотоэлектрических преобразователя, ка}кдый из которых состоит из оптически связанных источника света, измерительного и индикаторного растров, фотоприемника, измерительные растры скреплены один с другим датчик положения и блок переключения, вход которого подключен к датчику положения, отличающееся Тем, что, с целью повьшения его быстродейстия, оно снабжено сумматором, входы которого связаны с фотоприемниками фотоэлектрических преобразователей, на один из измерительных растров нанесена маска, длина которой меньше длины измерительного растра, а ширина изменяется в направлении перемещения измерительного растра по трапецеидальному закону, датчик положения выполнен в виде дополнительного источника света и дополнительного фотоприемника, оптически связанных с маской, выходы блока переключения соединены с источниками света фотоэлектрических преобразователей. 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что блок переключения выполнен в виде дифференциального усилительного каскада, один из входов которого подключен к источнику опорного напряжения, второй вход является входом блока, а выходы дифференциального усилительного кас kaдa являются выходами блока. N ю К|

% mffx

/rttn

Л/

(Риг.з