Устройство для автоматического измерения перемещений — SU 792075 (original) (raw)
ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕДЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свмд-ву(22) Заявлено 040179 (21) 2706635/40-23 (51)М. Кл. Союз Советских Социалистических Республикс присоединением заявки Но(23) Прморитет -С 01 С 23/00//6 08 С 9/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОИАТИЧЕСКОРО ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕИЕЩЕНИЙЭто устройствЬ обладает недостаточной точностью измерений нз-за того, что используемые в нем излучатели не могут обеспечить по технологическим и эксплуатационным причинам равенство световых потоков с высокой точ- ностью Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений.Известно устройство для автомати- в ческого измерения перемещений 11 ) содержащее генератор импульсов, соединенный со счетчиком, выходы которого соединены со входами дешифратора и регистра точного отсчета, свето- т 0 воды, соединенные в жгуты, растры с различающимися шагами, соединенные с помощью одних световодов с Фотоприемником, который через последовательно соединенные усилитель, фильтр, Фор- Я мирователь "0-переход" подключен к блоку управления, выход которого соединен с другим входом регистра точного отсчета, излучатель, оптические затворы, каждый из которых соединен 20 с соответствующим выходом дешифратора, второй излучатель, соединенный через другие световоды с каждьм оптическим затвором, которые через другие световоды соединены с растра% ми с различающимися шагами.Это устройство обладает сложностью конструкции.Известно устройство для автоматического измерения перекрещений 21 ,30 2содержащее трехфазный источник напряжения, три излучателя,. соединенных входами с выходами трехфазного источника напряжения, блок диафрагм, состоящий иэ трех диафрагм, узел свето- проводов, вклк 1 чающий три светопровода, соединенных входными торцами с выходами излучателей, а выходными торцами со входами диафрагм одинаковых -по номеру с порядковыч номером излучателей, растровый нониусный преобразователь, установленный на выходе блока диафрагм, Фотоприемник, расположенный иа оптической оси блока диаФрагм по другую сторону растрового иоииусного пробразователя, избирательный усилитель, соединенный входом свыходом фотоприемника, блок формирования полезного сигнала, соединенный входами с выходом избирательного усилителя и четвертым выходом трехфазного источника напряжения.тым выходом трехфазного источника 1напряжения,блоки диафрагм смещены относительно первого блока диафрагм вдольрастра растрового нониусного преоб 5 разователя на шаг, равный Л, = 1 Ро++1/4 А р ) , где: 4 =1,2,3; алло - шаграстрового нониусного сопряжения.Устройство работает следующим образом,Источники излучения (излучатели )2,3,4 возбуждаются трехфазным источником 1 напряжения, в результате чего на выходах излучателей 2,3,4 генерируются переменные во времени светдвые потоки, определяемые уравне 1 ниями:ф 1 фо"ф 1 щэцффх фо а ф фу 5" що+1 2 о ф); (9)20Э фон фз ю 1 и (0)о Ф,+240 ф)где Фо 1фонфо - среднее значениесветового потока,фв, фа , ф, - амплитуда переменной составляю 25щей световогопотока.Световые потоки Ф 1, ф, Фз черезсветопроводы поступают соответственно на первые, вторые, третьи входыЗО блоков диафрагм, а затем, пройдя через диафрагмы 17,18,19 каждого изблоков диафрагм, поступают на растровый нониусный преобразователь в виде трех световых потоков Ф,Ф, Фэ35 с линейным размером в сечении потока, равным длине диафрагмы 6.Причемв пределах длины каждого блока диафрагм световые потоки ф, ф , фзсмещены относительно друг друга на4 О шаг, равный Л = 1/3) Ло.При прохождении светового потокачерез нониусный растровый преобразователь, как известно из 21 , с.142,143, на выходе растрового звена образуется пространственный оптический45 периодический сигнал комбинационные полосы , шаг которых равен: При этом:- В каждом узле светопроводов светопроводы 5-16 входными торцами соединены с выходами излучателей 2-4; соответствующими номеру блока диафрагм, а выходными торцами со входами диафрагм одинаковых по номеру с порядковым номером излучателей 2-4,растровый нониусный преобразователь расположен между блоками диафрагм и Фотоприемниками 22-25;- фотоприемники 22-25 расположены на оптических осях блоков диафрагм,избирательный усилитель 26 соединен входами с выходами Фотоприем- Я ника 22 и фаэосдвигающих блоков 27- 29 соответственно на угли Е ь 3/2 Г,блок 30 формирования полезного сигнала соединен входами с выходом избирательного усилителя 26 и четв ер Целью изобретения является повышение точности измерений,Цель достигается тем, что оно дополнительно снабжено тремя блокамидиафрагм, идентичными первому блокудиафрагм и смещенными относительнонего вдоль растров на шаг, равныйЛ 4 = 1(Л +1/4 Ло)где: 1 =1,2,3-порядковые номера дополнительно введенныхФблоков диафрагм, о- шаг растровогонониусного сопряжения, тремя узламисветопроводов, светопроводы которыхсоединены входными торцами с выходами излучателей, соответствующими номерублока диаФрагм, а выходными торцами так же, как и светопроводы первого узла светопроводов, тремя Фотоприемниками,. расположенными на оптических осях дополнительных блоковдиафрагм по другую сторону от растрового нониусного преобразователя, тремя фазосдвигающими блоками, соединенными входами с выходами соответствующих Фотоприемников, а выходамисо входами избирательногоусилителя.На Фиг.1 представлена блок-схемапредлагаемого устройства, на Фиг,2дополнительные разрезы и сечения,поясняющие конструкцию устройства,Устройство для автоматическогоизмерения перемещений содержит трехфазный источник 1 напряжения, триточечных излучателя 2,3,4, соединенные входами с выходами источника 1. напряжения, четыре узла светопроводов, включающих светопроводы 5-16,четыре блока диафрагм, каждый изкоторых состоит из трех одиниковыхдиафрагм 17,18,19 растровый нониусный преобразователь, включающий измерительный растр 20 и индикаторныйрастр 21, Фотоприемники 22-25, избирательный усилитель 26, фаэосдвигающие блоки 27-29, соединенные входамис выходами соответствующих Фотоприемников 23, 24, 25, и блок 30 Формирования полезного сигнала,иъ-Лин " 110) где "и Лин Л Л Ли)причем пространственная Фаза этого оптического сигнала перемещается в функции от измеряемого перемещения по Формуле: ЛПРс -Л о 1 где Ы - измеряемое перемещение,На Фиг.2 сечение В-В показано в упрощенном виде распределение освещенностиЖ в пространственном периодическом сигнале на выходе растрового преобразователя, которое, как известно, определяется уравнением: Е(Л) Ао+Асов 6, -0)(ф. АДИ)Уемников 22-25 может иметь место отклонение амплитуд выходных сигналов /16/, /20/, /21/, 42/ от рассчетных параметров /24/. В этом случае полной компенсации Фазовых погрешностейд 0 и д Оц в выходном сигнале (25) не произойдет, Однако оставшаяся часть слагаемых, обусловленных неравенством амплитуд сигналов (16),(20),(21) /22/, как следует из /23/ , вносит погрешность 2-ого порядка малости.Так, например, при использовании й в предложенном устройстве относительно грубых фотоприемников типа ФД, обеспечивающих неравенство амплитуд выходных сигналов /16/, /20/, /21 /, /22( с погрешностью не хуже 10, фа эовая погрешность преобразованияфМал а)яиц , обусловленная. неравенством световых потоков ф , Ф Ф /9 / источников излучения 2,3,4,уменьшается в данном устройстве, как следует из /23/ , не менее, чем в 10 раз.Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить точность измерения контролируемого перемещения за счет уменьшения влияния неравенства световых потоков источников излучения на точность преобразования измеряемого перемещения в Аазо вый сдвиг электрического сигнала.Збформула изобретенияУстройство для автоматического измерения перемещений, содержащее 33 трехфазный источник напряжения, три излучателя, соединенных входами с выходами трехфазного источника напряжения, блок диафрагм, состоящий из трех диафрагм, узел светопроводов, щ включающий три светопровода, соединенных входными торцами с выходами излучателей, а выходными торцами со входами диафрагм одинаковых по но меру с порядковым номером излучателей, растровый нониусный преобразователь, установленный на выходе блока диафрагм, Фотоприемник, расположенный на оптической оси блока диафрагм по другую сторону растрового нониусного преобразователя, избирательный усилитель, соединенный входом с выходом Фотоприемника, блок формирования полезного сиг.- нала, соединенный входами с выходом избирательного усилителя и четвертым выходом трехфазного источника напряжения, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно дополнительно снабжено тремя блоками диафрагм, идентичными первому блоку диафрагм и смещенными относительно него вдоль растров на шаг, равный - Яц 1/43), где 4 =1,2,3- порйдковые номера дополнительно введенных блоков диафрагм, Ао - шаг растрового нониусного сопряжения, тремя узлами свето- проводов, светопроводы которых соединены входными торцами с выходами излучателей, соответствующими номеру блока диафрагм, а выходными тороцами так же; как и светопроводы первого узла светопроводов, тремя: Фотоприемниками, расположенными на оптических осях дополнительных блоков диафрагм по другую сторону от растрового нониусного преобразователя, тремя Аазосдвигающими блоками, соединенными входами с выходами соответствующих Фотоприемников, а выходами со входами избирательного усилителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР Р 63305, кл. 608 С 9/06, 01.06.77. 2. Фотоэлектрические преобразователи информации. Под ред. Л.Н,Преснухина М., 1974, с.219 (прототип ).Составитель П.сзровТехред М. Рейвес Корректор Л.Иван Редактор Т.К в 40 Тираж 801 ВНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и о 113035, Москва, Ж, Рауш Филиал ППЛ "Патентф, г.ужгородЗаказ 9417 одписнСР митетаткрытийская на 4 Проектна