Устройство для измерения перемещений Советский патент 1988 года по МПК G01B21/00 

у И,

/ м4лжл-

4 Ю

ГчЭ

Изобретение относится к измерительной (технике и может быть использовано в уст- ройствах для измерения точных переме- ш,ений различных объектов, построенных на основе растрового преобразователя или Интерферометра.

Цель изобретения - повышение быстро- т,ействия измерений за счет исключения операций демодуляции электрического сигнала в системе отсчета трубок.

На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - функ- циональные схемы блока измере)п-1я фа- зы и части устройства; на фиг. 3 - функ циональная схема блока формирования счетных импульсов; на фиг. 4 - временные диаграммы сигналов, формируемых на выходах отдельных узлов устройства в режиме слежения.

Устройство содержит оптически связанные источник 1 света, блок 2 формирования интерференционных или муаровых полос, выполненный в виде измерительного растра 3, индикаторного растра 4, блоки 5 и 6 сканирования и смещения, кинематически связанные с блоком 2 формирования интерференционных или муаровых полос, фотоприемники 7 и 8, оптически связанные с измерительным и индикаторным растрами 3 и 4, усилители S и 10 переменного тока, входы которых подключены к фотоприемникам 7 и 8, блок 11 формирования импульсов, входы которого подключены к выходам усилителей 9 и 10 переменного тока, реверсивный счетчик 12, входы которого подключены к выходам блока 11 формирования импульсов, блок 3 измерения фазы, первый вход которого подключен к выходу усилителя 10 переменного тока, цифро аналоговый преобразователь 14, вход которого подключен к выходу блока 13 измерения фазы, генератор 15, выход которого соединен с вторым входом блока 13 измерения фазы, блок- 16 индикации, входы которого подключены к выходу реверсивного счетчика 12 и выходу блока 13 измерения фазы.

Блок 13 измерения фазы выполнен в виде демодулятора 17, входы которого подключены к выходу усилителя 10 переменного тока и генератору 15, фильтра 18 нижних частот, вход которого подключен к выходу демодулятора 17, нуль-органов 19 и 20, входы которых подключены к выходу фильтра 18 нижних частот, управляемых генераторов 21 и 22, входы которых подключены квыходам нуль-органов 19 и 20, реверсивного счетчика 23, входы которого подключены к выходам управляемых генераторов 21 и 22.

Блоки 5 и 6 сканирования и смещения выполнены в виде сканатора 24, содержащего магнитную систему 25, в кольцевой зазор которой помещены катушки 26 и 27, каркасы которых закреплены на упругом элементе 28, механически связанным с ин0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

дикаторным растром 4, катупгки 26 и 27 соединены с выходом генератора 15 и цифро аналогового преобразователя 14.

Блок 11 формирования импульсов выполнен в виде нуль-органов 29 и 30, входы которых подключены к выходам усилителей 9 и 10 переменного тока, инвертора 31, вход которого подключен к выходу нуль- органа 29, формирователей 32 и 33, входы которых подключены соответственно к выходу инвертора 31 и нуль-органа 29 элементов И 34 и 35, первые входы которых подключены к выходам формирователей 32 и 33, вторые входы элементов И 34 и 35 подключены к выходу нуль-органа 30, выходы элементов И 34 и 35 соединены с входами реверсивного счетчика 2.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 света формирует параллельные пучки лучей, направляемые на измерительный и индикаторный растры 3 и 4, входящие в блок 2 формирования интерференционных или муаровых полос.

Индикаторный растр 4 совершает колебательные движения относительно измерительного растра 3 с амплитудой, не превы- периода растра.

Колебательные движения придаются индикаторному растру 4 с помощью блока 5 сканирования.

При перемещении измерительного растра 3 относитель 1О индикаторного растра 4 на выходе фотонриемников 7 и 8 формируются сигналы, сдвинутые друг относительно друга на 90°. Сигналы, снимаемые с фотоприемников 7 и 8, усиливаются усилителями 9 и 10 переменного тока и поступают на входы нуль-органов 29 и 30, входящих в блок 1 формирования импульсов.

На выходе нуль-органов 29 и 30 формируются прямоугольные сигналы, один из которых инвертируется инвертором 31. Формирователи 32 и 33 формируют короткие импульсы при поступлении на их входы прямоугольных сигналов с выхода инвертора 31 и нуль-органа 29. Короткие импульсы, сформированные формирователями 32 и 33, ноступают на первые входы элементов И 34 и 35, на вторые входы которых поступают прямоугольные сигналы с выхода нуль-органа 30.

На выходе элемента И 34 или И 35 в зависимости от направления перемещения измерительного растра 3 формируются импульсы, поступающие па входы реверсивного счетчика 12. Величина грубого перемещения измерительного растра 3 в виде параллельного кода фиксируется блоком 16 индикации.

Генератор 15 формирует сигнал, поступающий в катущку 26, входящую в скана- тор 24. При вза;|М()действии постоянного я переменного магн;:-;ных полей, создаваемых маг нитпой системой 25 и катушкой 26, упругий элемент 28 coBeivnaeT ко.-;ебательные движения, передаваемые индикаторному растру 4.

Промодулированный электрический сигнал, снимаемый с усилителя 10 переменного тока поступает на демодулятор 17. Сигнал с выхода демодулятора 17 сглаживается фильтром 18 нижних частот и поступает на входы нуль-органов 9 и 20, на выходе одного из которых в зависимости от направления смещения измерительного растра 3, относительно индикаторного растра 4, формируется постоянное напряжение, запускающее управляемый генератор 21 или 22.

Сигналы, (формируемые генератором 21 или 22, поступают на входы суммирования или вычитания реверсивного счетчика 23, выходной код которого преобразуется цифро- аналоговым преобразователем 14 в постоянное напряжение, поступающее на катушку 27 сканатора 24.

Под действием постоянного магнитного поля, создаваемого катупжой 27, упругий элемент 28 перемещает индикаторный растр 4 в положение, при котором прозрачные и непрозрачные участки индикаторного и измерительного растров 4 и 3 совмещаются друг относительно друга.

Величина точного перемещения измерительного растра 3 в виде параллельного кода, накопленного в реверсивном счетчике 23, фиксируется блоком 16 индикации.

1 Icrio, H)3OBan ie хттройства позволяет повысить быстродействие измерений за счет

0

5

0

5

0

исключения операции демодуляции э, 1ектри- ческого сигнала .в системе грубого отсчета.

Формула изобретения Устройство для измерепия перемещений, содержащее оптически связанные источник света, блок формирования интерференционных или муаровых полос, два фотоприемника, два усилителя переменного тока, входы которых подключены к фотонрием- никам, блок фор.мирования счетных и.мпуль- сов, реверсивный счетчик, вход которого подключен к выходу блока формирования счетных импульсов, блок измерения фазы, генератор, блок сканирования, вход которого нодключен к генератору, выход блока сканирования кинематически связан с первым управляющим входом блока формирования интерференционных или муаровых полос, отличающееся тем, что, с це,тью по- вьниения быстродейсгвия измерений, оно снабжено цифроаналоговым преобразователем, вход которого подключен к выходу блока измерения фазы, блоком смещения, вход которого подключен к выходу цифро- аналогового преобразователя, выход блока смещения кинематически связан с вторым управляюи1им входом блока формирования интерференционных или муаровых полос, выходы усилителей переменного тока соединены с входами блока формирования счетных имиу.пьсов, первый вход блока iKiMepoHHH фазы иодк. Иочеи i выходу вто- poi o си, 1ителя пе 1еменного тока, а второй вход б. юка измерения фазы подключен к .снератору.

Изобретение относится к измеритель- Ffofi технике. Цель изобретения - повы- 1иение быстродействия измерений за счет исключения операций де.модуляции электрического сигнала в системе грубого отсчета. Источник 1 света освещает из.мерительный и индикаторный растры 3,4. Сигналы, снимаемые с фотоприемников 7,8, усиливаются усилителями 9, 10 переменного тока, формируются блоком 11 фор.мирования импульсов. Величина грубого перемещения измерительного растра 3 подсчитывается реверсивным счетчико.-w 12 и фиксируется блоком 16 индикации. Под действием сигналов, фор.мируе.мьгх генераторо.м 15, блок 5 скани- рован.чя перемещает индикаторный растр 4 относительно среднего положенич. Фаза сигнала, снимаемого с усилителя 10 переменного тока, преобразуется в код блоком 13 измерения фазы и далее в постоянное на- пряжегп е 1и фр Оа11а,10говь1.: преобразовато- ;ie.M 14. Постоя.ипое папряженне. фор.мнруе- мое цпфроана. п)говы.м преобразователе.м 14, с по.мощью блока 6 смеп|ения перемещает индикаторный растр 4 в положение, при котором прозрачные и непрозрачные участки измерительного и индикаторного растров 3,4 совпадают. Величина точного перемещения из.мерительн( го растра 4 фиксируется блоко.м 16 индикации. 4 ил. S сл

и, 8

J« 35

h Н г

фиг. 2