Фотоэлектрический способ определенияпОлОжЕНия шТРиХА шКАлы Советский патент 1981 года по МПК G01B9/04 

1

Изобретение относится к измери;Тельной технике и может быть использовано для контроля штриховых мер, а также в измерительных преобразователях, например прецизионных станков.

Известны фотоэлектрические способы определения положения штрихов шкал, использующие сканирование конролируемого штриха и анализ сигналов, снимаемых с фотоприемника 1 .

Недостатком известного способа является нестабильность работы сканирующих элементов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является фотоэлектрический способ определения положения штриха шкалы, заключающийся в том, что перемещают диафрагму относительно контролируемого штриха и определяют координату геометрической оси штриха путем анализа сигналов, снимаемых с фотоприемника 2.;

Точность способа ограничена погрешностью, обусловленной ассиметрией функции распределения освещенности в изображении штриха, которая не может быть полностью устранена.

Кроме того, быстродействие известных способов ограничено временем, необходимым для осуществления сканирования.

Цель изобретения - повышение быстродействия способа и точности измepeн Jй.

Посталенная цель достигается тем, что определяют среднюю величину сигнала при отсутствии штриха в поле зрения фотоприемника, выбирают не менее двух уровней сигнала в зоне, где изменения сигнала пропорциональны перемещениям диафрагмы относительно контролируемого штриха, фиксируют координаты диафрагмы при совпадении текущего значения сигнала с выбранными уровнями, и по определенной средней величине сигнала, выбранным уровням сигнала и соответствующим фиксированным координатам диафрагмы вычисляют положение середины основания сигнального импульса., соответствующее искомой координате.

Суть способа состоит в том, что отыскивают координаты геометоической середины основания штриха по отдельным значениям фотоэлектрического сигнала и по величине средней с оставляющей сигнала.

На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 - зависимость напряжения сигнала И(. от перемещения X диафрагмы относительно штриха.

Устройство содержит штриховую меру 1 со штрихами 2, нанесенными на штриховую меру, диафрагму 3 фотоэлектрического микроскопа, фотоприемник 4 фотоэлектрического микроскопа, прибор 5 для определения координаты, отражатель 6 лазерного интерферометра прибора 5 для определения координаты, элементы 7 сравнения, цифровой вольтметр 8, специализированную ЭВМ 9,. цифропечатаняцее устройство 10.

Способ реализуется следующим образом.

Перед началом измерения выбирают уровни напряжения И , И,, (фиг. 2), в зоне, где изменение сигнала И, пропорционально перемещению X. Измерения проводятся при перемещении фотоприемника 4 и диафрагмы 3 относительно штрихов 2 меры 1. В процессе измерения текущее значение сигнала И, сравнивают с выбранными уровнями сравнения И(-р-, И, И р И; / при помощи элементов 7 сравнения . При совпадениях И с величинами .,, , элементы 7 сравнения формируют сигналы опроса, по которым прибор 5 (ИПЛ.10М,52) фиксирует координаты x,x,j, х-, жестко связанного с диафрагмой 3 отражателя 6 лазерного интерферометра прибора 5.

Одновременно с этим определяется средняя величина напряжения сигнала ИСРРД , например, при помощи цифрового вольтметра 8 с достаточным временем усреднения. Величины И.,, Ид перед началом перемещения, и величин Исредг , X.J, процессе измерения поступали в специализированную ЭВМ 9 (15ВСМ5). За время прохождения фотоэлектрического микроскоспа до следующего штриха 2 меры 1 ЭВМ 9 определяет координату середины основания импульс.а Х0, которая при аппроксимации сигнального импульса треугольником в случае двух уровней сравнения определяется по соотношению

V-l(п%()(%eA-Ч)

с целью уменьшения влияния шумов фотоприемника, вносящих нестабильность в работу элементов сравнения, выбирают п уровней вместо двух и определяют искомую координату не по

двум, а по п точкам по метрду наименьших квадратов или другим подобным методом.

Середина основания импульса XQ соответствует геометрической оси штриха 2.

При работе по предлагаемому способу повышается точность измерения, поскольку величина основания аппроксимирующего треугольника определяется только шириной диафрагмы 3 и шириной штриха 2, и положение середины основания треугольника не зависит от его формы, т.е. от влияния неравномерности освещенности быстродействие предлагаемого способа определяется быстродействием прибора для определения координаты диафрагмы.

Формул изобретения

Фотоэлектрический способ определения положения штриха шкалы, заключающийся в том, что перемещают диафрагму относительно контролируемого штриха и определяют координату геометрической оси штриха путем анализа сигналов, снимаемых с фотоприемника, отличающийс я тем, что,с целью повышения быстродействия способа и точности измерений, определяют среднюю величину сигнала при отсутствии штриха в поле зрения фотоприемника, выбирают не менее двух уровней сигнала в зоне, где изменения сигнала пропорциональны перемещениям диафрагмы относительнс контролируемого штриха, фиксируют координаты диафрагмы при совпадении текущего значения сигнала с выбранными уровнями, и по определенной средней величине сигнала, выбранным уровням сигнала и соответсвующим фиксированным координатам диафрагмы вычисляют положение середины основания сигнального импульса, соответствующее искомой координате.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Бронштейн А. С., Джохадзе Ш. Р и Перова И. А. Фотоэлектрические измерительные микроскопы. М., Машиностроение, 1976.

2.Сихарулидзе В. М. и Зедгинидзе Г. П. Новый фотоэлектрический f«тод наведения на штрихи шкал. - Измерительная техника, 1975, 3 (прототип).

2

,2 3

Фиг. г