УСТРОЙСТВО для АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ И УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Советский патент 1970 года по МПК G01D5/28 

Известно устройство для автоматического измерения линейных или угловых размеров и перемещений, содержащее онтический датчик на дифракциоиных или растровых рещетках с равномерно расноложеннымн щелями, фотоприемники, усилители, счетчик и пороговые схемы.

Предложениое устройство отличается от известных тем, что в нем содержатся разностные схемы, соединенные входами с выходами таких пар усилителей, которые отп in.,

стоят ио количеству щелей на

- и -г 1 , выходами последовательно через усилители - с пороговыми схемами.

Это позволяет повысить точность измерений.

На фиг. 1 показана блок-с.хема устройства; на фнг. 2 - оптический датчик положения максимумов п минимумов интерференционных полос; на фиг. 3 - образование счетных импульсов.

Описываемое устройство предназначено для точного автоматического измерения линейных и угловых иеремещений при помощи счета дробных порядков интерференционных полос или дробных частей масщтабных и растровых интервалов.

Выходы датчика Д усиливаются при помощи усилителе постоян ого тока ,,. Выходные напряжения ус 1лителсй, соответству Ощих щелям, oтcтoящи через - номера, попарно вычитаются разностными схе. РЬ Л-;, РО---, а для пар, образуемых ус л1 тслями, соогветствуюи1,их щелял. pa3i eceiiHb N по

п . 1 юмеру через1-1, аналог 1чное вычитанне

производят разностные Л, Р, Pf, . . .

Выходные напряжен я разностн)х схем + 1 снова усиливаются ус 1лителям разности постоянного тока ,, i и после усиления на 0роговые Я| - -Я„ + 1.

В случае равенства нулю нанряже П Й иа том ИЛ выходе усил телей разности У-Р|-yPn i пороговые ,, , i вь дают импульсы напряжений, которые через объеднннтель у о схему «ИДИ одаются на счетное устройство СЧ. ycTpoiicTBO СЧ накапл вает cyм apнoe кол чество м1 ульсов, соответствующих дpoбны порядкам 1нтерфереиц он ых ли масщтабных полос.

которые начинаются в датчике Д п оканчиваются пороговыми схемами + .

Для осуществления контроля первая и носледняя пороговые схемы /7| и готовят и через задержку проверяют состояние блока контроля К, куда заведены все выходы пороговых схем.

Результаты контроля выводятся на ниднкатор Ин.

Для получения имнульсов счета дробных порядков интерференционных пли масштабных полос при помощн описанной блок-схемы служит оптический датчик положения максимумов или мипимумов интерфереиционных полос Д (см. фиг. 2). Он состоит из источиика света 1, конденсора 2 коллиматора 3, которые формируют луч иаиравлеииого света на ненодвижное зеркало 4. Отражаясь от зеркала 4, луч проходит через ненодвижную прозрачную дифракционную решетку 5 (или масштабную нрозрачную решетку) н, отражаясь от иодвижной отражательной решетки 6 (или отражательного подвпжного масштаба), создает интерференционные муаровые полосы (или простые муаровые полосы), которые через равномерно расположенные шели 7 попадают на фотопреобразователи 8 (ФД-3).

Для измерения поступательных перемешений ш,елп 7 располагаются вдоль прямой линии, а для измерения угловых перемещений II размеров - на цилиндрической поверхности крута в виде одинаковых отверстий или на плоскости круга в виде равных радиальных секторов.

Укладка щелей 7 на интерференционной, масштабной или растровой полосах достигается фокусировкой полосы на выбранное количество щелей 7 и проверкой положений укладки отъюстированными схемами.

Принцип образования счетных импульсов иллюстрируется наложенными картинами (в произвольных масштабах) и блочной схемой.

На фиг. 3, а распределение интенсивности света К (х) сфокусировано в плоскость щелей 7, так что на ширине светлой и темной частей укладывается п щелей.

Щели 7, укладывающиеся на ширине одной полосы, обозначены на фиг. 3,г . В другом масштабе иа фиг. 3, б приведены масштабные или растровые полосы, имеющие одинаковую ширину ./2 светлой и темной частей. Описываемое устройство пригодно только для таких полос. Эти полосы таклсе сфокусированы на выбранное количество щелей 7„. Распределение интенсивности масштабных или растровых полос показано на фиг. 3, в. Светлые иотоки, вырезаемые щелями 7 из полосы, попадают на фотоумножители 0i-Ф„ (см. фиг. 3, а). Выходные токи фотоумножителей (фотоприемников) усиливаются усилителями постоянных токов . Выходы усилителей попарно подаются на разностные схемы PI. Для этого берутся усилптели, щели которых отстоят друг от друга на то количество щелей, которое укладывается на половиие полосы, т. е. для этого могут быть изяты усилители с номерами

где меняется i от 1 до - . Кроме того, могут

быть образованы нары с номерами усилителей

v-, ,.

Устройство работает следующим образом.

Если максимумы или минимумы освещеппости питерференционной растровой плУ1 масщтабгюй полосы передвппутся через середины между выбранными парами щелей 7, то соответствующие иары отъюстированных усилителей У|-У„ выдадут одинаковые выходные иапряжения, которые создадут на выходе одной из разностных схем Pj-Рп пулевые напряжения.

Для более точной фиксации пулевых областей в схеме, иоказанпой иа фиг. 1, предусмотреиы усилители разности УЯ1--УРя-г ь которые выдают усиленные разностные напряжения. В случае, когда усиленные разиостпые иапряжения на выходах yPi-УРп - i меньше пороговых наиряжений, соответствующие пороговые схемы Я; оирокидываются п на их выходах иолучаются сигналы о равенствах световых потоков, проходящих через соответствующие щели. При движении подвижной дифрикционной, масщтабпой плн растрор.ой решеток сигналы от пороговых схем формируются в виде узкпх импульсов. Ммпчльсы всех пороговых схем поступают па собпрательпую схему «ПЛИ, которая передает их па накапливающее счетпое устройство Сч.

Счетпое устройство Сч накапливает общее количество импульсов от всех пороговых схем Я. Ввиду того, что границы между парами щелей делят интервал полосы на равные части, получаемые в этих местах импульсы положения максимумов и миниму МОв делят также иптервал половины полосы на равные части. Стабильность и надежность работы устройства проверяется блоком контроля /(.

Предмет изобретения

Устройство для автоматического измерения линейных и угловых перемещений, содержащее оптический датчик на дифракционных или растровых решетках с равномерно расположенными щелями, фотоприемники, усилители, счетчик и пороговые схемы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в нем содержатся разностные схемы, соединенные свопми входами с выходами таких пар усилителей, которые отстоят по коли

xvxx: ///

-X