Способ измерения перемещений

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

4Ы2И

Сева Сееетских

Социалистических

Реслтолик

К АВТОРСКОМУ СВНДЕТЕПЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.06.73 (21) 1931390/25-28 с присоединением заявки ¹ (23) Пр иор итет

Опубликовано 30.09.75, Бюллетень № 36

Дата опубликования описания 29.12.75 (51) М. Кл. б 01Ь 11/00

Госудерстеенный комитет

Сонета Министров СССР по делам иэобретений и открытий (53) УДК 531.715(088.8) (72) Автор изобретения

Ю.-Г. В. Якубчионис (71) Заявитель Вильнюсский филиал Экспериментального научно-исследовательского института металлорежущих станков (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам измерения угловых и линейных перемещений, применяемым, на пример, в ста нкостроении.

Известен способ измерения перемещений при помощи датчика, выполненного в виде растрового сопряжения с возвратно-:поступательным сканированием растра. ,По известному способу значение перемещения, не превышающего шага датчика, находят при компенсации измерительного сигнала с помощью подбора положения оси сканирования индикаторного растра относительно измерительного растра. Подбор осуществляется изменением параметров привода индикатор- 15 ного растра и по этим параметрам судят о значении перемещения. При известном способе амплитуда сканирования не превышает полушага датчика перемещений.

Известный способ не обеспечивает достаточно высокой точности и скорости измерений вследствие того, что зависимость перемещечия индикаторного растра от параметров его привода является нелинейной, а подбор этих параметров является инерционным процессом.

Предлагаемый способ отличается тем, что устанавливают амплитуду сканирования больше половины шага датчика, формируют соответствующие направлению сканирования опорные импульсы в моменты перехода индикаторного растра через ось сканирования, в каждый полупериод выходного сигнала датчика формируют импульсы полушага, измеряют временной интервал, ограниченный двумя соседними импульсами полушага и включающий в себя момент возникновения опорного импульса, измеряют часть эгого интервала между одной из его границ и моментом возникновения опорного импульса на этом интервале и определяют отношение измеренного значения части интервала к измеренному значению всего интервала.

Это позволяет повысить точность и скорость измерения перемещений.

На фиг. 1 показана блок-схема одного из вариантов устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 даны временные диаграммы, иллюстрирующие предлагаемый способ измерений.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит датчик 1 перемещений, выполненный в виде растрового сопряжения с возвратно-поступательным сканированием индикаторного растра 2 относительно измерительного растра 3 при помощи привода 4, формирователь 5 импульсов е полушага датчика 1 через каждый полупериод выходногг сигнала d датчика 1, датчик 6 опорного сигнала а, соответствующего перемещению инди486216

3 каторного растра 2, выполненный, например, в виде датчика перемещения индикаторного растра 2, формирователь 7 опорных импульсов с в моменты перехода индикаторным растром 2 через ось сканирования, соответствующую его среднему положению, блок 8 измерения временных интервалов и блок 9 определения отношения временных интервалов.

Растровое сопряжение датчика 1 может быть вы полнено, например, фотоэлектрическим с источником 10 и приемником 11 света.

Предлагаемый способ измерения заключается в следующем.

С помощью привода 4 индикаторному растру 2 сообщают колебательное движение, чем обеспечивается сканирование растра 2 относительно измерительного растра 3. Это сканирование произ водит модуляцию .потока, например светового, проходящего через растры 2 и 3 от источника 10 к приемнику 11.

Совпадению зрачков растров 2 и 3 соответствуют положительные пики выходного сигнала d на выходе приемника 11 датчика 1, а перекрытию зрачков растров 2 и 3 соответствуют отрицательные пики этого сигнала. В области линейной зависимости перемещения растра 2 от времени перемещения растра 2 на один шаг датчика 1 соответствует один период выходного сигнала d датчика 1. Этот период включает в себя один положительный и один отрицательный пики сигнала d.

При помощи датчика 6 получают опорный сигнал а, соответствующий перемещению инди1каторного растра 2. Максимальному перемещению растра 2 вправо от оси сканирования (т. е. оси колебаний растра 2) соответствует восходящая положительная ветвь графика сигнала а. Перемещению растра 2 влево соответствует уменьшение сигнала а.

Амплитуду колебаний индикаторного растра 2 устанавливают больше половины шага датчика. Например, при максимальном перемещении растра 2 вправо от оси сканирования возникают два отрицательных пика сигнала d и между ними один, положительный пик (фиг. 2). Это означает, что в этом случае амплитуда колебаний индикаторного растра

2 составляет, примерно, полтора шага датчика 1.

С помощью формирователя 7 сначала преобразуют сигнал а в прямоугольные импульсы b, от переднего и заднего фронта которых формируют опорные импульсы с в моменты перехода растром 2 через ось сканирования.

При этом опорные импульсы с, сформированные от перед него фронта импульсов b, соответствуют направлению сканирования растра

2 вправо, а опорные им пульсы с, сформированные от заднего фронта им пульсов b, соответствуют на правлению сканирования растра

2 влево.

С помощью формирователя 5 формируют импульсы е полушага датчика 1 через каждый полупериод его выходного сигнала d. Ha55

Предмет изобретения

С пособ измерения перемещений при помощи датчика, выполненного в виде растрового сопряжения с возможностью возвратно поступательного сканирования индикаторного растра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и скорости измерений, устанавливают амплитуду сканирования больше половины шага датчика, формируют соответствующие направлению сканирования опорные импульсы в моменты перехода индикаторного растра через ось сканирования, в каждый полупериод выходного сигнала дат.

10 !

Зз

50 пример, импульсы е можно формировать в моменты перехода сигнала d через уровень, равноотстоящий от максимального и минимального уровней сигнала d.

С помощью измерительного генератора эталонной частоты (не показан), входящего в состав блока 8, измеряют временной интервал tg полушага датчика 1, ограниченный двумя соседними импульсами е полушага датчика 1 и включающий в себя момент возникновения опорного импульса с. Одновременно с этим измеряют часть этого интервала, а именно интервал 4, между одной из границ интервала t и моментом возникновения опорного импульса с на этом интервале 1д.

Интервал t соответствует искомому .перемещению.

Случай измерения интервала (,, показанный на фиг. 2 в качестве примера, соответствует перемещению индикаторного растра 2 вправо.

В связи с этим измеряется интервал tg, на котором возник импульс с, сформированный от переднего фронта импульса b.

Измерение интервалов 4 и tg производят следующим обр азом.

При возникновении очередного импульса е сначала гасят счетчик импульсов (не показан), входящий в блок 8, а затем начинают подсчитывать этим счетчиком им пульсы эталонной частоты, пода ваемые от измерительного генератора, входящего в блок 8. В момент возникновения опорного импульса с интервал 4 оказывается измеренным количеством т импульсов f. Число m из счетчика передают в блок 9. Далее счетчик продолжает счет импульсов до момента появления соседнего им пульса е.

В этот момент прекращают подачу импульсов f в счетчик, но не гасят его. Интервал tg оказывается измерен ным количеством импульсов f. Далее число и передают из счетчика в блок 9, с помощью которого определяют отношение t /t = m/n, соответствующее искомому перемещению, выраженному в долях шага датчи|ка 1. Значение искомого перемещения в любых требуемых единицах можно найти также в блоке 9, умножив отношение шlп на цену шага датчика 1, выраженную в требуемых единицах.

486216 чика формируют импульсы полушага, измеряют временной интервал, ограниченный двумя соседними импульсами полушага и включающий в себя момент возникновения опорного имнульса, измеряют часть этого интервала между одной из его границ и моментом возникновения опорного импульса на этом интервале и определяют отношение измеренного значения части интервала к измеренному зна6 чению всего интервала.

486216

Корректор Л. Орлова

Редактор Н. Суханова

Заказ 3204/13 Изд. № 1826 Тираж 782 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб,, д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель В. Жук

Техред 3. Тараненко