Способ измерения перемещений

(51) ф С 01 В 21/00 фигр ЕТЕНИ 7Е;,Хлж,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ( СВИДЕТЕЛЬС(56) Патент Франции )ь 2412822,кл. б 01 0 5/26, 1980.154) 57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕН 1 й, заключающийся в оптическом преобразовании величины и направленияперемещения в изменение положенияпространственно-периодического поля световых полос и фотоэлектрическпреобразовании этого изменения вдва квадратурных сигнала, о т л ч а ю щ и и с я тем, что, с цельюповыщения точности измерений, определяют величину перемещения по числупериодов разностного сигнала, полученного путем вычитания одного квадратурного сигнала Из другого, одновременно каждый из квадратурных сигналов разделяют по частоте, выделяют составляющие с частотой, равной частоте разностного сигнала, и определяют направление перемещения по знаку разности фаз этихсигналов.1 12Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля линейных илиугловых перемещений рабочих органовизмерительных приборов, коорцинатно-измерительных машин, прецизионных станков и устройств активногоконтроля.1 ель изобретения - повышениеточности измерений,На чертеже пр ставлена схемаустройства для реализации способаизмерения перемещений.Устройство содержит излучатель1 с коллимирующей линзой 2, неподвижную индикатор,.ую растровую илидифракционную решетку 3, измерительную растровую или дифракционнуюрешетку 4, жестко связанную с переме.щающимся объектом, дна фотоприемника 5 и б, расположенные за сопряженными решетками 3 и 4 и установленныесо сдвигом на четверть периода полясветовых полос, дифференциальныйусилитель 7, реверсивный счетчик 8,блок 9 анализа скорости перемещения,блок 1 О управления, два адаптивныхполосовых фильтра 11 и 12 и дискриминатор 13 направления, выходы фотоприемников 5 и 6 подключены к входам дифференциального усилителя 7,выход которого связан с входами реверсивного счетчика 8 и блока 9 анализа скорости перемещения, к выходу которого подсоединен вход блока10 управления. К тем же выходам Фотоприемников 5 и б подключены информационные входы адаптивных полосовых Фильтров 11 и 12, управляющиевходы которых связаны с соответствующими выходами блока 1 О управления, а выходы фильтров 11 и 12подсоединены к дискриминатору 13направления, выход которого подключен к управляющему входу реверсивного счетчика 8, Выход реверсивногосчетчика 8 является выходом устройства.Способ заключается в следующем.Для измерения линейных перемещений формируют световой пучок инаправляют его на систему сопряженных растровых или дифракционныхрешеток. Получают на выходе сопряжения пространственно-периодическоеполе комбинационных световых полос.При перемещении одной из решеток поотношению к другой полосы движутся,причем величина и направление пере 0847 бмещения решетки, жестко связанной сконтролируемым объектом, однозначно определяют число периодов световых полос, прошедщих в поле, и направление их движения.Изменение положения полос преобразуют при помощи двух фотоприемников, расположенных в периодическомполе на расстоянии, равном четвер- О ти периода полос, в два квадратурныхэлектрических сигнала:0: А ып 31+ 1 ( Й);О- А ьм(иЫ 2 ) 1 1,2) 15 где А - амплитуда информационныхсигналов;оЗ - частота информационных сигналов;1 Я) - адаптивная помеха, связанная20 с изменением контрастностисветовых полос, вызванным случайными флуктуациями коэффициентапропускания или дифракционной эффективности решеток (при работ.е в дифрак 25 ционных порядках выше нулевого);Я - среднестатическая частотапомех.При этом амплитуды полезногосигнала и помехи соизмеримы, а частота информационного сигнала, какправило 1 по технологическим причинам), значительно превышает частотупомехи.Для определения величины перемещения вычитают один квадратурный сигнал из другого и подсчитывают числопериодов разностного сигнала.60 =01-0= АГ 2 соэ(31+ 4 )л 1.Одновременно проводят разделение10 первоначальных квадратурных сигналов(1) по частоте путем адаптивнойфильтрации каждого из них. Управ"ление процессом адаптивной фильтрации проводится на основе анализа45 скорости перемещения, характеризуемой частотой полученного разностногосигнала (2),В результате этих операций получают два преобразованных сигнала ссущественно ослабленными компонентами помехи.О,: Аэ и.ма);3)П,- Аэ ( З+ - ,)+г ХСЦ)где 1 - коэффициент фильтрации.По знаку разности Фаэ преобразованных сигналов (3) определяютнаправпение перемещеиия,Заказ 248/54 Тираж 67 ПодписноеВНИИЛИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, И, Раушская наб., д.4/5 ф филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4 Способ реализуется с помощьюпредлагаемого устройства следующимобразом.Величину перемещения определяютпо числу периодов сигнала на выходе дифференциального усилителя 7описываемого соотношение 2). Зтуоперацию производят с помощьюреверсивного счетчика 8,Одновременно производят разделение по частоте каждого из сигналов (1) при помощи адаптивных фильтров 11 и 12 и выделяют составляющие сигналов с частотой, равной частоте сигнала (2). Зта операция производится за счет перестройки полосы пропускания фильтров 11 и 12путем управления ими воздействием,поступающим с выхода блока 10 управления и основанным на результатеанализа скорости перемещения бло 208476 4ком 9. Частота разностного сигнала на выходе дифференциального усилителя 7 связана со скоростью перемещения зависимостью: 5Ч1 гЧ,где Ч и с - скорость перемещения ипостоянная растра для1 О линейных перемещений,соотвтетственно;0 ис - то же, для угловых перемещений.Сигналы на выхоДах адаптивныхфильтров 11 и 12, описываемые соотношением 3), позволяют определитьнаправление перемещения по знакуразности их фаз, что и выполняетдискриминатор 13 направления, управляющий реверсом счетчика 8, выходкоторого является выходом устройства.