Фотоэлектрический преобразователь перемещения

 

Изобретение относится к области прецизионных изменений линейных и угловых перемещений и может быть использовано для построения преобразователей перемещения станков с ЧПУ специальных систем. Цель изобретения - повышение точности фотоэлектрического преобразователя при расширении его применяемости и снижении трудоемкости изготовления. Поставленная цель достигается тем, что в фотоэлектрический преобразователь перемещения вводятся блоки осветителя, включающие источник излучения и KOI (дёнсорнуго линзу, установленные на шаровые опоры, закрепленные винтами, имеющие возможность углового разворота вокруг оси, параллельной направлению штрихов растровой решетки - для изменения угла наклона потока излучения через растровое сопряжение , регулировочные винты, перекрывающие чувствительную поверхность фотоприемников - для регулирования амплитуд выходных сигналов, упрощенная индикаторная решетка, выполненная с одной группой штрихов. Изменяя угол наклона потока излучения регулируют фазовый сдвиг между выходными сигналами, регулировочными винтами регулируют амплитуду данных сигналов 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССP (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (Л (, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4810835/28 (22) 06.04.90 (46) 15.12.92. Бюл, М 46 (71) Московский завод электромехайической аппаратуры (72) С.Б,Веденисов, Н,А.Киселев и Е.В.Оськина (56) Авторское свидетельство СССР

N 11003355441188,, кKJлI, G 01 В 21/00, 1981, (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к области прецизионных изменений линейных и угловых перемещений и может быть использовано для построения преобразователей перемещения станков с ЧПУ специальных систем.

Цель изобретенйя — повышение точности фотоэлектрического преобразователя при расширении его применяемости и снижении трудоемкости изготовления. ПоставленИзобретение относится к области прецизионных измерений линейных и угловых перемещений и может быть использовано для построения преобразователей перемещения станков с числовым программным управлением специальных систем.

Известен фотоэлектрический преобразователь перемещения, содержащий источник излучения, оптически связанный через растровое сопряжение неподвижной (индикаторной) растровой решеткой с двумя сдвинутыми один относительно другого на четверть шага секторами штрихов с шагом, равным шагу штрихов подвижной растровой решетки и подвижной (измерительной) растровой решатки с блоком фотоприемни.. Ы 1781540 А1

2 ная цель достигается тем, что в фотоэлектрический преобразователь перемещения вводятся блоки осветителя, включающие источник излученйя и кондуейсорную линзу, установленные на шаровые опоры, закрепленные винтами, имеющие возмож- ность углового разворота вокруг оси, парал-. лельной направлению штрихов растровой" решетки — для изменеййяз угла наклона потока излучения через растровое сопряжение, регулировочные -випты, перекрывающие чувствительную поверхность фотоприемников — для регулирования амплитуд выходных сИгналов, упрощенная индикаторйая решетка; в InomIevI-Isa с одной груп-, пой штрихов. Изменяя угол наклона потока излучения регулируют фазовый сдвиг между выходньгми сигналами, регулировочными, Я винтами регулируют амплитуду данных сиг- . налов. 3 ил, !

Г

> аЪ ков, для обеспечения фазового сдвига меж-, ь, ду выходйыми сйгйалами — 90 эл, град, Он р снабжен инвертирующим усилителем, двухканальным усилительным блоком, компараторами.

Недостатками преобразователя явля-: 4 ются невысокая точность, которая опреде-: С ляется тем, насколько точно обеспечен фазовый сдвиг»а 90 за. град. згв>кду выходными сигналами может быть обеспечена 90 д эл, град, только при абсолютной идентичности по параметрам инвертирующего усилителя с каждым из каналов двухканального блока, при равенстве амплитуд сигналов с них, при идентичности параметров компараторов, что практически невозможно; ограг

1781540

20

30

50

55 ниченная применяемость преобразователя, т.к, в большинстве случаев требуется производить дальнейшее преобразование выходных сигналов преобразователя, точное деление периода сигналов для увеличения 5 дискретности измерений, т.е. в известном преобразователе фазовый сдвиг между выходными сигналами, приближающийся к 90 эл. град., обеспечивается только в цифровой, выходном сигнале, а-дальнейшее пре- 10 образование возмбжйо производить только с аналогоЪым сигналом при данном фазовом сдвиге; высокая трудоемкость изготовления, т,к. известный: преобразователь содержит индикаторную решетку с нанесенными на ней двумя сдвинутыми на четверть шага секторами штрихов, сложную электронную схему обеспечения фазового сдвига между выходными сигналами, приближающегося к 90 эл.град

Цель изобретения — повышение точности фотоэлектрического преобразователя при расширении его применяемости и снижении трудоемкости изготовления.

Поставленная цель достигается тем, что в фотоэлектрический. преобразователь перемещения, содержащий источник излучения, конденсорные линзы, растровое сопряжение индикаторной и измерительной решеток, фотоприемники, вводится: устройство для изменения"угла наклона потока излучения через растровое сопряжение, включающее блок осветителя с источником излучения и конденсорной линзой; шаровые опоры, при этом изменение угла наклойа потока излучейия происходит вокруг оси, параллельной направлению штрихов растровой решетки; регулировочные винты, перекрывающие чувствительную поверхность фотоприемников. при этом индикаторная решетка выполнена с одной группой штрихов с шагом равным шагу измерительной решетки, Сущность изобретения состоит в том, что вводится устройство для регулирования фазового сдвига между выходными аналоговыми сигналами преобразователя, выполненное в виде блока осветителя; содержащего источник излучения и конденсорную линзу, имеющего возможность углового разворота вокруг оси, параллельной направлению штрихов растровой решетки, при этом изменяется угол наклона потока излучения через растровое сопряжение и, вследствие этого, происходит смещение изображения штрихов индикаторной решетки, выполненное с одной группой штрихов относительно штрихов измерительной решетки, т.е. изменяется фаза выходного сигнала регугировочными винтами, перекрывающими чувствительную поверхность фотоппиемников выравнивают амплитуды выходных сигналов преобразователя.

На фиг. 1, 2 представлена структурная схема преобразователя; на фиг. 3 — рисунок, поясняющий работу устройства.

Преобразователь содержит источник излучения 1, 2, закрепленные с конденсорными линзами 3, 4 в блоках осветителя 5, 6, установленных на опорной плате 7 через шаровые опоры 8, и закрепленные винтами

9, 10, 11, 12, блоки осветителя 5, 6 оптически связаны через растровое сопряжение, состоящее из индикаторной решетки 13 с нанесенными штрихами 14 и измерительной решетки 15 с нанесенными штрихами 16 с фотоприемниками 17, 18 соответственно, над каждым из которых установлены регулировочные винты 19, 20, перекрывающие часть чувствительной поверхности фотоприемников, выходные сигналы преобразователя 11, 12, идущие с фотоприемников, поступают в блок обработки сигналов 21.

Индикаторная решетка 13 выполнена с одной группой штрихов i4, расположенных с ша гом ра вным ша гу штрихов 16 измерительной решетки 15. Шаровые опоры 8, на которые установлены блоки осветителя 5, 6 расположены в направлении параллельном направлению штрихов растровых решеток

13, 15, тем самым обеспечивается угловой разворот блоков осветителя 5, 6 при помощи винтов 9, 10, 11, 12. вокруг оси параллельной направлению штрихов растровых решеток 13, 15.

Преобразователь работает следующим образом.

При исходном положении блоков осветителя 5, 6, как показано на фиг. 1, при наличии перемещения измерительной решетки 15 относительно индикаторной решетки 13, растровое сопря>кение модулирует поток излучения источников 1, 2 оптически связанных, для создания параллельного потока излучения с конденсорными линзами соответственно 3, 4. В результате на выходах фотоприемников 17, 18, установленных под блоками осветителя соответственно 5, 6 образуются электрические сигналы с частотой пропорциональной скорости перемещения и" амплитудбй пропорциональной величине светового потока, падающего на чувствительную поверхность фотоприемников, при этом фазовый сдвиг между выходными сигналами будет определяться начальным положением блоков осветителя 5, 6, т.к. индикаторная решетка 13 выполнена с одной группой штрихов 14, располо>кенных с шагом равным шагу штрихов 16 измерительной решетки 15 при вер1781540

5 тикальном положении блоков осветителя 5, 6 сигналы 1 . 1 будут синфазны, При угловом развороте любого из блоков осветителя

5 либо 6 от вертикального положения, (при этом другой блок осветителя занимает пер- 5 воначальное положение) при помощи винтов 9, 10 либо 11, 12 (разворот осуществляется отпусканием одного и за-тя>ккой другого винта данной пары), учитывая, что разворот происходит вокруг оси 10 параллельной направлению штрихов растровых решеток за счет данного расположе- ния шаровых опор 8, происходит наклон потока излучения через растровое сопряжение и, как следствие смещение. изображе- 15 ния 22 штрихов 14 индикаторной решетки

13 относительно штрихов 16 измерительной решетки 15, что в свою очередь приведет к изменению фазы между выходными сигналами, поэтому для выставки фазового сдви- 20 га между выходными сигналами 90 эл, град. производят угловой разворот одного из блоков осветителя 5 либо 6 при первоначальном вертикальном поло>кении другого блока осветителя. Амплитуды выходных сиг- 25 налов преобразователя 1>, 1z, имеющйх фазовый сдвиг между собой 90 эл. град„ регулируют и выравнивают регулировочными винтами 19, 20 установленными над фотоприемниками 17, 18. Регулировка 30 осуществляется за счет перекрытия чувствительной поверхности фотоприемника поверхностью регулировочного винта. т.е, изменяют величину потока излучения падающего на чувствительную поверхность> фо- 35 топриемника. Далее выходные сигналы . преобразователя имеющие фазовый сдвиг

90 эл, град., равенство амплитуд, аналоговый характер поступают в блок обработки сигналов 21.

Применение преобразователя позволяет свести до минимума погрешность деления периода выходных сигналов и существенно уменьшить погрешность преобразователя, которая будет в этом случае обусловлена только погрешностью нанесения штрихов на измерйтельйой решетке, существейно снизйть трудоемкость изготовленйя йрй йаличии возможности использовать данный преобразователь с аналоговым выходом с людным электронным блоком, производящим обработку сигналов преобразователя.

Изготовление опытных образцов преобразователей показало, что применение указанного способа позволяет снизить погрешность на 10 — 15% при снижении трудоемкости изготовления до 20%.

Формула изобретения

Фотоэлектрический преобразователь перемещения, содержащий оптически связанные блок осветителя, индикаторную растровую решетку, измерительную растровую решетку, установленную с возможностью . перемещения, и два фотоприемника, о тл ич а ю шийся тем, что; с целью упрощения устройства, блок осветителя выполнен в виде двух источников коллимированного излу- чения, каждый из которых оптически связан,: с соответствующим фотоприемником, и установлен с возможностью поворота вокруг осй, перпейдикулярйой направлению перемещения измерительной решетки.

1 C

Составитель Е.Глазкова

Редактор ВТрубченко Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор 3,Салко

Заказ 4268 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101