Фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений Советский патент 1979 года по МПК G01B11/00 

I

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и преобразования угловых перемещений исполнительных узлов металлорежущих станков, в том числе станков с числовым программным управлением. Преобразователь также может быть использован для прецизионных измерений в углоизмерительных приборах.

Известен фотоэлектрический измерительный преобразователь с интегральным съемом информации, содержащий источник света, измерительный и индикаторный растры с разным количеством штрихоЁ, оптическую систему и фотоэлементы, блоки усиления и формирования сигналов 1.

Недостатком такого преобразователя является довольно сложная его конструкция из-за наличия четырех фотоприемни- ков и небольшое число импульсов, получаемых при перемещении, т. е. больщой шаг дискретного преобразования перемещения.

Наиболее близким по своему техничес- iKOMy рещению к предлагаемому изобретв нию является фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений, содержащий основание, размещенный на нем опорный растр, измерительный растр, скрепленный с объектом соосно с опорным растром и образующий с ним двухраст- v ровое сопряжение, с одной стороны которого установлены кольцевые фотоприемники, а с другой - дополнительный растр, соосно с двухрастровым сопряжением, и размещенную за ним осветительную систему, и регистрирующий блок 2.

В известном устройстве дополнитель- ный растр неподвижен и имеет число штрихов, отличное от числа штрихов первых двух растров.

Недостатком данного преобразователя. является малое число импульсов, т. е, большой шаг дискретного преобразования и соответственно неудовлетворительная точность измерения. Целью изобретения является ук еньше ние шага дискретно1О преобразования уг 1Л9 путем увеличения количества импульсов, полУнаемых за оборот измерительного растра, т. 9. повышение тошости измерений. Поставленная цель достигается снабжением преобразователя .диафрагмой с заданной шириной окна, расположенной между кольцевыми фотоприемниками и двухрастровым сопряжением, дополнитель ный растр выполнен с количеством штрихов, равным количеству штрихов опорного растра, и установлен с возможностью перемещения вокруг своей оси, а регистрирующий блок выполнен со схемой совпадения. На фиг. 1 показан преобразователь уг ловых перемешений, осевой разрез; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 схема выходных сигналов фотоэлемента после усилителя н формирователя импуль сов. Преобразователь содержит основание 1, опорный растр, выполненный в виде стеклянного диска 2 с растровой дорожкой для опорного , содержащий Z.j штрихов, измерительный мстр, выполнен ный в виде стеклянного диска 3 для измерительного сигнала с растровой дорож ной, содержащей 7 и трихов, дополнитель ный растр, выполненный в виде модулирующего диска 4, с растровой дорожкой, содержащей Z штрихов, кронштейн 5 (фиг. 2), электромагнит 6, обойму 7 с выступами, плоскую пружину 8, кронштей 9, упор 1О, осветительную систему, содержащую кольцевой осветитель 11 (газоразрядная лампа), рефлектор 12, планшайбу 13, подшипник 14, вал 15, диа(| рагму 16, кольцевые фотоприемникя 17 и 18, (фоторезисторы). Регистрирующий блок содержит усилители 19 и 20, мирователи 21 и 22 импульсов, схему 23 совпадения, электронный счетчик 2-1, Стеклянный диск 2 с растром неподвижно закреплен на основании 1 устройства и содержит 7. штрихов. Напротив этого растра расположен анапотичный растр с удлиненными штрихами на диске 4, закрепленном в обойме 7 с выступами. Диск 4 содержит растровую дорожку с 2.f штрихов, взаимодействующую с анало ИННОЙ дорожкой на диске 2 и с до рожкой, содержащей 2 2 штрихов (Z Zn) на диске 3, жестко закре1шенном на валу 15. Диск 4 с обоймами 7 подвешен на плоских пружинах 8 к кронштейнам 9 И сканируется электромагнитами 6, которые кронштейнами 5 закреплены к основанию 1. Через упоры 10 на основание 1 закреплен кольцевой осветитель 11 с рефлектором 12. Вал 15 вращается в подшипнике 14 и жестко соединен с планшайбой 13. Свет от осветителя 11 рефлектором 12 направляется через растровые дорожки на дисках 2 - 4 и через диафрагму 16попадает на кольцевые фотоприемники 17и 18. Фотоприемник 17 получает опорный сигнал, близкий к синусоидальному с угловым шагом от растрового сопряжения на дисках 2 и 4. Фотоприемник 18получает сигнал от растрового нони- усного сопряжения на дисках 3 и 4 с различным количеством штрихов Z, и Z. Шаг растров на дисках 3 и 4 отличается небольшой величиной At , выбираемой из требований к преобразователю. Модулирующий световой поток сканируется круговым движением с помощью электромагнита 6 на диапазоне, р/звном шагу t . При таком сканировании nepif одически перекрываются просветы растров на дисках 2 и 4, а нониусная картина от растров на дисках 3 и 1 периодически перемещается на весь период. Диафрагма 1G напротив сопряжения растров 3 я 4 содержит окно, ширина которого не более полупериоаа нониусной картины. Световой поток, проходящий через нопиусное растровое сопряжение 3-4 и диафрагму с окном, попадает на фотоприемник 18, который в результате модулирования нониусного периода выдает фототек, близкий к синусоидальному. Усилители 19 и 20 усиливают фототок от фотоприемников 17 и 18, а формирователи 21 к 22 сначала из полупериодов синусоидальных сигналов формируют пряMoyi-ольные, а далее в местах перехода сигнала нулевого значения выдают остроконгчг.ыо импульсы, которые показаны на фиг. 3. Далее они попадают на схему 23 совпадения. На фиг. 3,а показа- ны сигналы из фотоприемника 17 (опорные), а на фиг. 3,6 - измерительный сигнал от нониусного сопряжения из фо- топриемника 18. В исходном положении сигналы из фотоприемников совмещены. При повороте планшайбы 13 с валом 15 и диском 3 на величину Д нониусная картина от сопряжения на дисках 3 и 4 смещается на величину -t. Растровое сопряжение дисков пыцэет сиг-нал :; периодом -fc , поэтому сиг-налы от фо-