ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ И УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА Советский патент 1973 года по МПК G01B11/00 

Изобретение относится к области фотоэлектрических измерений и предназначено для точного измерения линейных и угловых перемещений в измерительных приборах, например в инструментальных микроскопах, проекторах, а также в отсчетных устройствах металлообрабатывающих станков. Известно фотоэлектрическое устройство для измерения линейных и угловых перемещений объекта, содержащее осветитель, две растровые щкалы, одна из которых - основная - закреплена на измеряемом объекте, а другая - щкала-индекс - выполнена сканирующей, и фотоприемники. Однако переменный наклон параллелограмма, несущего сканирующую щкалу-индекс, может создавать нелинейность отсчетнои системы, что снижает точность измерения. Предлагаемое устройство отличается тем, что с целью повыщения точности измерения оно снабжено оптическим компенсатором, установленным перед шкалой-индекс, следящей системой и цифровым отсчетным блоком, связанными с компенсатором. На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства. Оно содержит осветитель 1, основную шкалу 2, закрепляемую на измеряемом объекте, объектив 3, оптический компенсатор 4, щкалу-индекс 5, вибратор 6, заставляющий сканировать щкалу-индекс 5, фотоприемники 7 и 8,призму 9, отклоняющие идущие через щкалу-индекс лучи на фотоприемники (на чертеже призма 9 и фотоприемники повернуты на 90°). Кроме того, устройство имеет усилитель 10, принимающий сигналы от фотоприемников; электронный блок II, выдающий сигналы на двигатель 12 следящей системы; механическую систему 13 для перемещения оптического компенсатора 4; электрический датчик 14, соединенный с оптическим компенсатором 4 и предназначенный для передачи данных точного перемещения на цифровой (ггсчетный блок 15. Прибор работает следующим образом. Основная растровая щкала 2 устанавливается на измеряемом объекте и освендается осветителем 1. Штрихи щкалы 2 с помощью объектива 3 через линзовый компенсатор 4 проектируется на шкалу-индекс 5, верхние штрихи которой сдвинуты относительно нижних па четверть шага. Свет через нижнюю систему штрихов шкалы-индекс 5 поступает на фотоприемник 7, а через верхнюю систему штрихов - на фотонриемник 8 через призму 9.Сигналы, идущие от фотоприемников 7 и 8 через усилитель 10 подаются на цифровой отсчетный блок 15. В таком виде устройство обеспечивает грубый отсчет.

3

Для точного отсчета включают вибратор 6 и шкала-индекс 5 начинает вибрировать. При этом сигналы с фотонриемников 7 и 8 через усилитель 10 подаются на электронный блок 11, преобразующий электрические сигналы фотоприемников 7 и 8 в сигналы управлс11ия двигателем 12 следящей системы.

Двигатель 12 через механическую систему 13 перемещает оптический комненсатор до тех нор, пока ось щтрихов растровой шкалы 2 не совместится с осью колебания шкалыиндекса 5. В момент совмеп.1ения осей электронный блок 11 вырабатывает сигнал для остановки двигателя 12. Перемещение оптического компенсатора 4 механической снстемой 13 передается на вал электрического датчика 14, положение которого определяется и регистрируется нифровым отсчетным блоком 15.

Осиовиые ногрешности измерения, не считая погрешностей самой шкалы, будут определяться, во-первых, чувствител1зностью совмеи1сиия оси колебаний сканирующей с осью нприхов основной растровой шкалы (в настоящее время погрешность сов: еп1ения

не превыЕнает 0,0001 мм), во-вторых, norpeinностью механической системы перемещення компенсатора.

Учитывая значительную величину коэффициента передачи компенсатора погрешность .механизма, приведенная к основной растровой И1кале, лго/кет быть доведена также до величины 0,0001 мм.

Таким образом, предлагаемое устройство обеснечнвает высокую точность изл1ерения.

П р е д м е т и з о б р е т е н и я

Фотоэлектрическое устройство для измерения линейных и угловых пере1мещеиий объекта, содержащее осветитель, две растровые Н1калы, одна из которых - основная - закреплена на измеряемом объекте, а другая - шкала-индекс - выполнена сканирующей, и фотоприемники, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено оптическим компенсатором, установле Н1ым иеред икалой-иидекс, следящей системой и цифровым отсчетным блоком, связанными с компенсатором.