УСТРОЙСТВО для ИНТЕРПОЛИРОВАНИЯ РАСТРОВОГО ШАГА Советский патент 1973 года по МПК G01B11/00 

1

ИзОбретен.ие относится к области контрольно-измер.ительной техвики и может быть при..менено в станкостроении, а также приборостроении в -качестве датчика перемещений.

Известно устройство для интерлоли.рОванля растрового шага, содержаодее измерительную и 1и:ндика;тариую ладнейк-и с растровыми дорожками, имеющими различный шаг штрлхов, источник света, установленный с одной стороны л.инеек, и фотолриемлик, .расположенный с другой стороны ллнеек, опорную линейку, модулирующий диск.

Подбором количества щтрихов линеек можно добиться, чтОбы При перемещении измерительной линейки относительно опорной на один шаг, муаровая .картила совершала полный оборот вокруг оси опорной линейки. Взаимодействие модулирующего диска с .муаровой картиной дает .синусоидальный сипнал, фаза которого леремещается на 360° относительно опорного сигнала при перемещенЕИ из.мерительной линейки относительно .илдикаторной на один шаг.

Недостатками этого устройства являются сложность его конструкции, наличие механического сканирующего движения, недостаточно высокая чувствительность л точность, а также необходимость ларезания -большого количества штрихов для получения нужлой дискретности.

Цель предлагаемого изобретения - повысить точность и чувствительность литерполнровалия.

Для этого в предлагаем 0-м устройстве на

одной из линеек выполнена дополнительная

растровая .дорожка, имеющая одинаковый

шаг с основной и сдвинутая относительно нее

иа вел-ич-ину, равную четве-рти разности шагов

дорожек измерительной -и .индикаторной л-илеек, а штрихи всех дорожек выполлены с

шир-иной, меньшей этой ,раз.ност.и шагов.

Такой выбор со-отношен-ия штриха с разностью шагов позволяет получить измеление светового потока, период кото-рого соответствует перемещению, p asHOiMy р азности шагов ллнеек, а сдвиг штрихов -индикаторной л-инейки позволяет получ-ить второй сигнал, сдвинутый относительно первого на четверть периода, что, в свою очередь, дает возможкость делен-ия пе-риода на ряд частей с помощью известных способов и средств электроники. -Благодаря устранению сканирующего элемента упрощается колструкцля устройства.

На ф.иг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство; -на флг. 2 - индикаторная

линейка, вид сверху; ла флг. 3 - измерлтельная л.ин-ейка, вид сверху; на фиг. 4 - сигналы,

соответствующие взалмоД йс в ю двух частей

индлкато-рной линейки с измерительной лилейкой.

Устр.ойстЕО содержит источник / света, па.раболическое зеркало 2, непрозрачную индикато.рную линеку 3, .имеющую ряд прозрачных штрихов 4; здеп,розрачную линейку 5, имеюющую |ряд дрозграчНых штрихов 6; параболическое зеркало л фотопр иемник 8, с выхода 9 котОрого -снимается сигнал, соответствующий взаимодействию .измерительной и одной из частей .индикаторной линейки. Индикаторная линейка 3 (фиг. 2) состоит из основной и дололЕительной дорожек, содержащих ряд прозрачных штрихов 4 и JO, следующих с шагом g. Измерительная л.инейка 5 содержит ряд штрихов 6, следуюших с шагом g2, меньшим шага индикаторной динейки gi на вел.ичину g, где .g2- Ширина штрихов обеих линеек одинакова и равна Ag/2. Причем штрихи 10 индикаторной линейки сдв.ИНуты на велич.и:ну ютнооительно щтрихов 4.

Работает устройство следующим образом.

Лучи света от источника 7 отражаются от .параболического зе1р.кала 2 и преобразуются в параллельный лучок. Затем .поступают на И:нд.икато.рную линейку 3. Поскольку л.инейка 3 и линейка 5 выполнены с разным шагом, то при определенном перемещении (т. е. при оп.ределенном положении одной л.иней.ки отноаительн.о друпой) будет GOiBmaaaTb только часть .их штрихов. Лучи света, проходя через сорпадающ,ие штри-хи, поступают на зеркало 7, а затем -на фотоцриемник в, с выхода 9 которого снимается сигнал, соответствуюший ведичине светового .потока. Максимальный световой лоток через линейки 3 п 5 (фиг. 4) будет возаикать при полном совпадении по ширине определенной части штрихов линеек и будет лропо.р.ционален величине g/2, помноженной на Ч.ИСЛО совпадений. Совпадение будет равно нулю лри перемещении .измерительной лянейки в любую сторону от положения .макси.мального совпадения, а лри дальнейшем леремещевии начинается совпадение сЯедующи,х штрихов, :отстоя.щих от рассмотренных штр.ихо.в на один шаг индикаторной ли1Нейк1и. Дри .ещении иа величину световой поток дост.игает макси.мума. Пропорционально изменениям светового потока меняется и напряжение на выходе 9 фотолр.иемника 8. При перемещении измерительного растра на величину g напряжение U (фиг. 4) на выходе будет меняться от максимума до .максимума. Следовательно, величине

g на оси X будет соответствовать полный пери.од сигнала (360°) на выходе, т. е. устройство будет .работать с шагом, меньшим шага обеих линеек и равным их разности.

Светавой лоток, лрюходящИЙ через .штрихи

10 .индикатор.ной л.инейки и через измер.ительную линейку 5, меняется .по та.кому же закону, 1как и .первая часть светового лотОка, «о график соответствующего ему сигнала Оа (на чертеже не показаны средства получения этого сигнала) сдвинут относительно графика f/i на 90°, что соответствует пространственному с.дв.игу штр.ихов 10 индикаторной линейки относительно штрихов 4 на Ай./4.Используя эти два сигнала, можио раэдел ить .р1вал

g на ряд частей с помощью, например, устройств, ислользующ.их сигналы в виде sin X и cos X, где X - перемещение.

Очевидно, что л.инейки в лредлагаемом устройстве могут .быть п.розрачным.и, а штри.хй-Т6МНЫМ.И. Вместо штр.ихов могут быть применены металл.ические зубцы и .индуктивные обмотки с разл.ичными шагами и т. п. Сущность изОбретения от этого не меняется.

Предмет .и з о б р е т е .н .и я

Устройство для .интер.полирования растрового шага, содержащее измерительную .и .и.ндикаторную л.инейки с растровым.и дорожками, .и-меющ.им.и различный шаг штр.ихов, источник света, установленный с одной стороны линеек, и фотолр.иемник, раслолож е;нный с другой стороны линеек, отличающееся тем, что,

с щелью повышения 11ач1ност1и и чувстиителыности .интерполирования, на одной из динеек выполнена дополнительная растровая дорожка, имеющая одинаковый шаг с основной и сдвинутая относительно нее на вел.ич.ину, равную четверти разности щагов дорожек .изме.рительной и .индикаторной линеек, а щт.р.ихи всех дорожек выполнены с ш.ир.иной, меньщей этой разности шагов.

)6i l fi6{l««i :ilMIi lliiS«t 6ti«

X rai XI NI IIVikl« IMI I MV II IV l MIX-IV 9MC C

I

ж

(fv&l

Illl

Фиг. 5