Устройство для измерения перемещений объекта Советский патент 1985 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в растровых датчиках линейных и утловых перемещений. Целью изобретения является повы шение быстродействия измерений. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 -.временные диаграммы его работы.. Устройство содержит оптически связанные источник 1 света, линзу подвизкный элемент 3 с нанесенной измерительной решеткой 4 и штрихом 5 начала отсчета, неподвижный элемент 6 с нанесенными индикаторными решетками 7 - 10, сдвинутыми друг относительно друга на четверть периода растра, и штрихом 11 начала отсчета, фотоприемники 12 15., оптически связанные с индикаторными решетками 7-10, дополнительный фотоприемник 16, оптически связанный с штрихом 11 начала от-, счета, блок 17 вьщеления сигналов, состоящий из усилителей 18 - 21, входы которых подключены к фотоприемникам 12 - 15, компараторов 2 и 23, входы которых подключены к в хо,цам усилителей 18 - 21, инверторов 24 и 25, входы которых; подкл чены к выходам компараторов 22 и 2 усилителей 26 - 29 мощности, входы которых подключены к выходам компа торов 22 и 23 и инверторов 24 и 25 переключателей 30 и 31, входы кото рых подключены к выходам усилителей 18 - 21, переключателей 32 и 3 входы которых подключены к выходам компараторов 22 и 23 и инверторов 24 и 25, сумматор 34, входы которого подключены к выходам пере лючателей 30 и 31, усилитель 35, вход которого подключен к дополнительному фотопрцемнику 16, компара тор 36, входы которого подключены выходам сумматора 34 и усилителя 3 логический элемент И 37, входы которого подключены к выходам перекл чателей 32 и 33 и к вьпсоду, компара тора 36, инвертор 38, вход-которог подключен к выходу логического элемента И 37, усилители 39 и 40 мощности, входы которых подключены к выходу логического элемента И 37 и к выходу инвертора 38. 1 Устройство работает следующим образом. Параллельные пучки лучей, сформированные источником 1 света и линзой 2, проходят растровые сопряжения, образованные измерительной 4 и индикаторными 7-10 решетками. . При перемещении подвижного элемента 3 относительно неподвижного элемента 6 на выходах фотоприемников 12 - 15 формируются электрические сигналы синусоидальной формы (фиг. 2Q и &), которые усиливаются усилителями 18 - 21 и поступают на входы компараторов 22 и 23, на выходах которых формируются сигналы прямоугольной формы (фиг. 2 6 иг), сдвинутые друг относительно друга на 90 , усиливающиеся усилителями 26 и 28 мощности, инвертируюш еся инверторами 24 и 25 и усиливающиеся усилителями 27 и 29 мощности. С выходов усилителей 26 - 29 мощности импульсы, количество которых пропорционально величине перемещения подвижного элемента 3 относительно неподвижного элемента 6, поступают на выход устройства. При совмещении штриха 5 начала отсчета, нанесенного на подвижный элемент 3, с штрихом 11 начала отсчета, нанесенного на неподвижный элемент 6, на выходе дополнительного фотоприемника 16 формируется электрический сигнал, который усиливается усилителем 35 и поступает на первый вход компаратора 36. На входы сумматора 34 через переключатели 30 и 31 поступают сигналы с выходов усилителей 18 и 20 или 19 и 21. На выходе сумматора 34 формируется сигнал, сдвинутый на 225 относительно сигнала на выходе усилителя 18 (фиг. 2), который поступает на второй вход компаратора 36. Сигнал с выхода компаратора 36 (фиг. 26.) поступает на вход логического элемента И 37, на входы которого также поступают стробирующие сигналы через переключатели 32 и 33 с компаратора 22 или 23 и с инвертора 25 или 24. При совпадении сигналов, поступающих на входы логического элемента И 37, на его выходе формируется сигнал начала отсчета (фиг.2)1.), который усиливается усилителем 39 мощности, инвертируется инверто3

ром 38 и усиливается усилителем 40 мощности.

Сигнал начала отсчета, сформированный на выходах усилителей 39 и 40 мощности, поступает на выход устройства.

Переключатели 30 - 33 устанавливаются в одно из положений в зависимости от знака направления перемещения подвижного элемента 3

806944

относительно неподвижного элемента 6.

Использование предлагаемого устройства повышает быстродействие измерений за счет повышения стабильности временного положения сигнала начала отсчета при изменении амплитуд сигналов, снимаемых с фотоприем10 НИКОВ.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА, содержащее оптически связанные источник света, подвижный элемент с нанесенной измерительной решеткой и штрихом начала отсчета, неподвижный элемент с нанесенными четырьмя индикаторными решетками, сдвинутыми одна относительно другой на четверть периода растра, и штрихом начала отсчета, четыре фотоприемника, оптически связанных с индикаторными решетками, дополнительный фотоприемник, оптически связанный с штрихом начала отсчета, нанесенным на неподвижный элемент, блок выделения сигналов, входы которого подключены к четьфем фотоприемникам, логический элемент И, первый вход которого подключен к стробирующему выходу блока вьщеления сигналов, отличающееся тем, что, с целью повьшгения быстродействия, § оно снабжено сумматором, входы которого подключены к двум фотопри(Л емникам, оптически связанным с индикаторными решетками, сдвинутыми одна относительно другой на четверть периода растра, компаратором, входы которого подключены к дополнительному фотоприемнику и выходу сумматора, выход компаратора сю соединен с вторым входом логическоо го элемента И. О) QD

и 18 Uf9

/ /%

и20 21

U55

Ж

и.

34

V

фиг. г