Устройство для измерения линейных перемещений Советский патент 1982 года по МПК G01B11/00 

(S УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено, например, в станкостроении для измерения перемещений координатных столов. Известны устройства для измерения линейных перемещений, содержащее растровую линейку, считывающую голов ку, формирующий канал измерительных импульсов и реверсивный счетчик , Недостатком этих устройств является небольшая величина измеряемого перемещения, ограниченная длиной раст ровой линейки. Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым резуль татам к предлагаемому является устройство для измерения линейных переме щений, содержащее одну или более растровых линеек, связываемых с контролируемым объектом, по меньшей мере две считывающие головки, формирователи измерительных импульсов, подключенные к соответствующим считывающим головкам, блок переключения формирователей, связанный с выходами формирователей, реверсивный счетчик, подключённый к выходам блока переключения и датчик переключений 2. Недостаток устройства - невысокая точность измерений, обусловленная необходимостью поддерживать постоянным расстояние между считывающими головками, равное целому числу периодов растровой решетки. Цель изобретения - повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения линейных перемещений снабжено блоком синхронизации, информационные входы которого подключены к выходам датчика переключения, синхронизирующие входы - к выходам блока переключения, а выходы - к управляющим входам блока переключения. 39 При этом датчик переключения выполнен с гистерезисной характеристикой вход-выход. На фиг. 1 представлена структур-i мая схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство содержит растровую линейку 1 , закрепленную на контролируемом объекте, считывающие головки 2 и 3 расстояние между которыми выбра но меньшим длины растровой линейки 1 Выходы считывающих головок 2 и 3 под ключены к формирователям 4 и 5 измерительных импульсов, каждый из которых содержит растровый интерполятор 6 и 7 дробной части периода раст рового сопряжения, выходные сигналы которого поступают, соответственно, на логические блоки 8 и 9, вырабатывающие измерительные импульсы Си-1, Си-2 (фиг. 2). Импульсы Си-1 и Си-2 поступают на входы блока 10 переключения, который пропускает на вход реверсивного сметчика 11 одну из двух последовательностей измерительных импульсов Си-1 и Си-2. Блок 12 синхронизации обеспечивает синхронизацию момента переключения с одного канала измерения на другой. Благодаря введению интерезиса в характеристику вход-выход датчи ка 13 переключения, его вь1ходной сигнал оказывается нечувствительным к вибрации контролируемого объекта. Устройство работает следующим образом. В пределах рабочего хода контрол руемого объекта растровая линейка 1 постоянно находится в поле зрения одной из считывающих головок 2 и 3Так, например, в левом крайнем поло жении растровая линейка 1 находится в поле зрения считывающей головки 2 При движении растровой линейки впра во из квадратурных сигналов головки 2 при помощи растрового интерполятора k и логического .блока 8 вырабатываются измерительные импульсы Си-1(4-), которые через блок 10 переключения направляются на суммирующий вход реверсивного счетчика 1 Когда линейка 1 входит в поле зрения считывающей головки 3 начинают вырабатываться измерительные импульсы Си-2, однако на вход реверсив ного счетчика 11 по прежнему продолжают поступать измерительные импульсы Си-1.(+). После прохождения на выход блока 10 переключения очередного измерительного импульса Си-1 проходит (по его заднему фронту) скачкообразное изменение выходного сигнала Z блока 12 синхронизации с низкого уровня на высокий по линии ав и при дальнейшем движении растровой линейки 1 вправо на выход блока 10 переключения проходят измерительные импульсыСи-2. В общем случае Си-1 и Си-2 не. совпадают по фазе и в результате переключения считывания с левого растрового сопряжения на правое возникает фазовая погрешность 8 , которая, однако меньше цены измерительных импульсов. При движении линейки 1 из правого положения в левое, изменение выходного сигнала Z датчика 13 переключения с высокого уровня на низкий происходит по линии са, отстоящей от линии ав на ведичину гистерезиса (Г , а переключение в блоке 10 осуществляется после поступления очередного измерительного испульса Си-2(-) на вход вычитания реверсивного счетчика 11. Благодаря временной привязке выходных сигналов датчика переключения к задним фронтам выходных измерительных импульсов, погрешности 5 , возникающие при переключении считывания с одного растрового сопряжения на другое при движении в разные стороны, равны по величине, но имеют разные знаки (фиг.2), т.е. при многократных переключениях эта погрешность не накапливается, за счет чего повышается точность измерения. Формула изобретения 1, Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее одну или более растровых линеек, связываемых с контролируемым, объектом, по меньшей мере две считывающие головки, формирователи измерительных импульсов, подключенные к соответствующим считывающим головкам, блок переключения формирователей, связанный с выходами формирователей, реверсивный счетчик, подключенный к выходам блока переключения, и датчик переключений, отличающееся тем, что, с целью повышения точности 5 измерений, оно снабжено блоком синхронизации, информационные входы кото рого подключены к выходам датчика переключения, синхронизирующие входы к выходам блока переключения, а выходы -- к управляющим входам блока переключения. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что. датчик переключения выполнен с гистерезисно характеристикой вход-выход.

4V

f

CU-lf) )

Ct/H

(

f

Cff-гм

fe / 29« Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Преснухин Л.Н. и др. Муаровые датчики положения и их перемещение. М.,Машиностроение, 19бЭ, с.66-72. 2.Воронцов Л.Н. Фотоэлектрические системы контроля линейных величии. М. /Машиностроение, 19б5 iC. 1 З (прототип).