Фотоэлектрический способ контроля положения рабочего органа станка Советский патент 1976 года по МПК B23G19/00 G01B11/00 

1

Изобретение касается станкостроения.

Известны фотоэлектрические способы контроля положения рабочего органа станка, заключающиеся в сканировании изображения участка линейной шкалы со штрихами и формировании электрических импульсов в момент совмещения изобрал ения штрихов с диафрагмой, установленной перед фотодатчиком. Доли интервала измеряют дискретами, образованными при помощи растра и генератора заполняющих импульсов. Такие способы контроля положения движущегося органа обладают существенным недостатком. В процессе эксплуатации станка на шкале появляются царапины, пыль и другие включения, которые обуславливают возникновение ложных сигналов. Это приводит к грубым ошибкам измерения.

Для повыщения точности и надежности в промежутки времени между соседними импульсами дополнительно формируют линейнонарастающие сигналы,сравнивают амплитуды этих сигналов, определяют сигнал с максимальной амплитудой и производят контроль положения рабочего органа относительно штриха щкалы во время прохождения этого сигнала.

На фиг. 1 изображен участок шкалы; на фиг. 2 дана последовательность измерительных импульсов UKZ, на фиг. 3 дан график формирования линейно-нарастающего (пилообразного) напряжения; на фиг. 4 - опорные импульсы Lon, используемые в качестве индексов, и тактовые импульсы t/i, заполняющие временной промежуток между (Уоп и t/из и выполняющие роль дискрет.

Предлагаемый способ осуществляется при сканировании участка образцовой линейной щкалы в плоскости диафрагмы, за которой размещен фотодатчик. Сканирование производят, например, с помощью вращающейся плоскопараллельной стеклянной пластины и т. п. В процессе сканирования в заданных фазах развертки формируют сигналы, которые затем используют как эквиваленты индексов для начала отсчета.

Сканируемое изображение участка шкалы содержит по крайней мере два интервала. Размеры всех сканируемых интервалов сравнивают между собой и находят наибольший из них. О величине интервала судят по величине амплитуды линейно-нарастающих сигналов, которая формируется в промежутке времени между двумя соседними импульсами, снимаемыми с фотодатчика.

В процессе сканирования на фотодатчике возникают сигналы, обусловленные как штрихами, так и инородными включениями. Величина любого промежутка между штрихами и каким-либо нарушением качества щкалы

всегда меньше интервала между соседними штрихами, определяющими шаг шкалы. Поэтому при дальнейших операциях, связанных с контролем положения рабочего органа станка, используют наибольший из сканируемых интервалов.

Выбранный интервал линейно интерполируют при помош,и дискрет, имеющих цену деления в определенное число раз, например в 1000, и меньшую, чем цена деления шкалы. Подсчитывая число дискрет между из штрихов, ограничиваюших неискаженный интервал шкалы, и индексом, измеряют долю интервала и определяют положение рабочего органа.

Осуществляется это следующим образом. В результате сканирования изображения участка шкалы 1 (см. фиг. 1) на фотодатчике появляется последовательность измерительных импульсов t/из (см. фиг. 2). Часть этих импульсов обусловлена наличием царапин 2 (см. фиг. 1) и других инородных включений 3, остальные - штрихами 4.

Импульсы Оиз сбрасывают к исходному значению линейно-нарастающее (пилообразное) в промежутке времени между сигналами f/из напряжение f/n (см. фиг. 3). Максимальное значение амплитуды пилообразного напряжения f/n преобразуют в пропорциональный ей уровень постоянного напряжения Но. Коэффициент пропорциональности выбирают с таким расчетом, чтобы эквивалент разности /п-t/o Af/ не превышал допустимой величины отклонения интервалов шкалы от номинального значения.

Одновременно с началом сканирования запускают синхронизированный с системой сканирования генератор опорных импульсов t/on (см. фиг. 4), которые используют как эквиваленты индекса, и генератор тактовых импульсов t/T. В промел :утке времени между появлением опорного сигнала t/on и ближайшим С/из считают тактовые импульсы. Однако результат отсчета не поступает в систему индикации положения рабочего органа и не формирует каких-либо исполнительных команд, пока не поступит разрешающий сигнал.

Разрешаюшнй сигнал формируют в моменты, когда амплитуда пилообразного напряжения равна или больше напряжения постоянного уровня и о, образованного в предыдущих циклах сканирования из наибольшей амплитуды пилообразного напряжения. Напряжение пропорционально амплитуде пилообразного напряжения f/n- Поэтому разрешающие сигналы формируют при сканировании интервалов шкалы, отличающихся от номинального

на допустимую величину. Допустимый разброс ийтервалов обусловлен технологией изготовления шкал.

Царапина,или инородное включение всегда находится внутри интервала, ограниченного соседними штрихами шкалы. Следовательно, амплитуда пилообразного напряж;ения U, полученная при нарастании сигнала между двумя /из. обусловленными штрихом и, например, царапиной (либо меладу двумя царапинами), всегда меньше амплитуды, полученной для промежутка между двумя штрихами (см. фиг. 3).

С помощью разрешающего сигнала сбрасывают предыдущий отсчет в системе индикации положения рабочего органа, прекращают действие ранее выданных команд, затем разрешают индикацию отсчета, соответствующего интервалу, сканирование которого окончилось в момент формирования разрешающего сигнала, и выдают новые исполнительные команды. Результаты отсчета в этом интервале и сформированные команды действительны до поступления новых команд - следующего импульса разрешения.

При работе предлагаемым способом регистрация результата измерений производится только в интервалах . импульсами /из.

Таким образом, если в поле зрения имеется хотя бы один неповрежденный интервал, то регистрируют результаты измерения именно в этом интервале.

Ошибка контроля возможна только в том случае, когда все интервалы, находящиеся в момент отсчета в поле зрения оптической системы, имеют царапины или другие включения, воспринимаемые фотодатчиком как штрихи. Вероятность такого события очень мала.

Формула изобретения

Фотоэлектрический способ контроля положения рабочего органа станка путем сканирования изображения участка образцовой линейной шкалы со штрихами и формирования электрических импульсов в моменты совмещения изображения штрихов с диафрагмой фотодатчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности контроля, в промежутке времени между соседними импульсами дополнительно формируют линейно-нарастающие сигналы, сравнивают амплитуды полученных сигналов, определяют сигнал с максимальной амплитудой и производят контроль положения рабочего органа относительно штриха шкалы во время прохождения этого сигнала.

Uon oл

UT