Измеритель перемещений Советский патент 1989 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в оптоэлектронных (растровых и лазерных измерителях перемещений (линейных или угловых).

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет повышения стабильности амплитуд выходных сигналов приемников излучения.

На чертеже приведена схема измерителя перемещений.

Устройство содержит генератор 1 тока, источник 2 излучения, вход которого соединен с выходом генератора

1тока, расположенные по ходу светового потока меру измерения, состоящую из измерительного растра 3, связываемого с объектом, и растра А, первый и второй приемники 5,6 излучения, первый и второй аналоговые перемножители 7,8, входы которых соединены соответственно с выходами приемников 5,6 излучения, сумматор 9 входы которого соединены соответственно с выходами аналоговых перемножителей 7,8, блок 10 преобразования измерений, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго приемников 5,6 излучения, и фильтр I1 нижних частот, вход которого соединен с выходом сумматора, а выход - с управляющим входом генератора I тока.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 тока питает источник

2излучения. Измерительный растр 3 представляет собой периодическую структуру из чередующихся непрозрачных и прозрачных полос и связывается с объектом, перемещение которого следует измерять. Неподвижный индикаторный растр 4 имеет по крайней мере две зоны чередующихся полос, сдвинутые на четверть периода растра. При движении измерительного растра 3 приемники 5,6 излучения воспринимают амплитудно-модулированное излучение с периодом, равным периоду растра. Набег фазы выходных сигналов измеряемый блоком 10 преобразования измерений является мерой перемещения Выходные сигналы приемников излучени

л

бой два формирователя прямоугольных сигналов, цифровой реверсивный детектор, реверсивный счетчик с буферным регистром и устройство индикации. Точность измерения перемещения зависит в том числе от стабильности амплитуд выходных сигналов приемников излучения. Эта зависимость становится существенной, если блок преобразования измерений содержит фазовый интерполятор, формирующий не один, а несколько счетных импульсов на каждом периоде выходных сигналов.

Нестабильность амплитуд сигналов может быть вызвана, например старением излучателя либо разъюстировкой растров 3,4,

Входы X и У аналоговых перемножи0 телей 7,8 сигналов объединены и подключены к выходам приемников 5,6 излучения. В указанном включении перемножители ,7,8 осуществляют возведе- ° ние в квадрат входных сигналов. Вы5 ходные сигналы перемножителей 7,8 поданы на входы сумматора 9. При идеально квадратурных сигналах приемников 5,6 излучения (Синус и Косинус) на выходе сумматора возникает постоянная составляющая, пропорциональная квадрату амплитуды выходных сигналов приемников излучения. С учетом того, что реальные выходные сигналы из-за дефектов юстировки оптической системы измерителя могут отличаться от квадратурных, на выходе сумматора, кроме постоянной составляющей (полезного сигнала), возникает переменная составляющая, для фильтрации которой в устройство введен фильтр I1 нижних частот, подулюченный к выходу сумматора 9. Выход фильтра 11 нижних частот подключен к управляющему входу генератора 1 тока, что и обеспечивает стабилизацию выходных сигналов приемников излучения и, следовательно, положительный эффект - повьшение ТОЧНОСТИ измерения перемещений.

Технико-экономическая эффективность изобретения определяется более высокой точностью измерения перемещений, так как при стабилизации амплитуд квадратурных сигналов в

0

5

0

5

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в оптоэлектронных (растровых) и лазерных измерителях перемещений. Цель - повышение точности измерения за счет повышения стабильности амплитуд выходных сигналов приемников излучения. Цель достигается следующим образом. Световой поток от источника 2 излучения, проходя через подвижный и неподвижный растры 3 и 4, попадает на приемники 5, 6 излучения, которые расположены так, что на их выходах сигналы сдвинуты по фазе на φ/2. Сигналы с приемников возводят в квадрат аналоговыми перемножителями 7, 8, складываются сумматором 9, и результирующий сигнал отфильтровывается фильтром 11. Полученный таким образом сигнал подается на управляемый вход генератора 1 тока, который питает источник 2 излучения. Величина перемещения определяется блоком 10 преобразования измерений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

сдвинуты по фазе на ± iJ /2, что позво- ее блоке преобразования измерительной

ляет фиксировать также и знак перемещения .

Блок 10 преобразования измерений в простейшем случае гредставляет соинформации может быть реализовано ;измерение перемещения с меньшим шагом квантования, т.е. более высоким разрешением. Очевидно, что при умен

информации может быть реализовано ;измерение перемещения с меньшим шагом квантования, т.е. более высоким разрешением. Очевидно, что при уменьшении нестабильности сигналов вдвое, во столько же раз может быть увеличено разрешение измерителя.

Формула изобретения

вых перемножителей, а выход - с. управляющим входом генератора тока.

2. Измеритель перемещений по п.1, отличающийся тем, что он снабжен фильтром нижннх частот, включенным между выходом сумматора и управляющим входом генератора тока.