Устройство координатного позиционирования

(51)5 6 05 В 19/ ЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56)-Борисовский С,П. и др. Лазерные интерферометры перемещения второго поколения. - М,: Электроника, 1982,Авторское свидетельство СССР М 1068995, кл, О 11 В 21/04, 1982.(54) УСТРОЙСТВО КООРДИНАТНОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ(57) Изобретение относится к устройствам, осуществляющим точные шаги перемещений, и может быть использовано в прецизионном технологическом обор,.довании, механизмах точной подачи инструмента или Изобретение относится к устройствам, осуществляющим точные шаги перемещений, и может быть использовано в прецизионном технологическом оборудовании, в механизмах точной подачи инструмента или обрабатываемого изделия.Цель изобретения - повышение тбчности позиционирования каретки за счет уменьшения погрешности определения ее координаты в пределах каждой четвертидериодэ изменения сигналов датчика.На чертеже приведена схема устройства.координатного позиционирования.Устройство содержит датчик 1 перемещения каретки, например, с фотоприемниками 2, выходы которых соединены .с входами блока 3 автоматической регулиров 1695264 А 1 обрабатываемого изделия. Цель изобретения - повышение точности позиционирования каретки за счет уменьшения погрешности определения координаты каретки в пределах каждой четверти периода изменения сигналов датчика. Устройство содержит датчик перемещений каретки с фотоприемниками, блок автоматической регулировки амплитуды синусоидальных сигналов, аналоговый сумматор, элемент извлечения квадратного корня, два делителя, умножители, блок вцборэ направления перемещения каретки, ревер. сивный сче 1 чик, аналого-цифровой преобразователь, линейный преобразователь, Изобретение позволяет повысить точность позиционирования каретки за счет уменьшения погрешности определения координаты каретки, 1 ил. ки амплитуды синусоидальных сигналов, состоящего из двух умножителей 4 и 5, входы которых соединены с входами блока автоматической регулировки амплитуды синусоидальных сигналов, а выходь 1 - с входами аналогового сумматора б, выходом соеди.енного с входом элемента 7 извлечения квадратного корня, и двух делителей 8 и 9, одни входы которых соединены с входами умножителей 4 и 5, а другие входы соединены с выходом элемента 7 извлечения квадратного корня 7, Выходы делителей 8 и 9 являются выходами блока 3 автоматической регулировки амплитуды синусоидальных сигналов, которые через усилители-ограничители 10 подключены к блоку 11 выбора направления перемещения каретки, выходы22 фотоприний выдают 2, связанные и 22 следуюПри перемещении каретк мники 2 датчика перемещ лектрические сигналы 01 и О текущей координатной карет ими зависимостями; 01 = Ощ з(п (2 д Т) ,Ящ Огп сов (2 л - ), амплитудные значения смников",кущая координата полож гд фотоприеЯ - теения каретки 22;Т - период изменения сигналоприемников 2,С выходов датчика 1 перемещения каретки сигналы 01 и 02 поступают на входыумножителей 4 и 5, На выходе умножителей4 и 5 сигналы Оу 1 и Оу 2 имеют вид:Иу 1 = Ау О = Ау ( Ощ з(п (2 -Я г,Иу 2 =Ау 01 =Ау(Опсов (2где Ау - коэффициент передачи умножителя.Эти сигналы поступают на аналосумматор 6, суммируются в нем, и суный сигнал с его выхода поступает наэлемента 7 извлечения квадратного кна выходе которого сигнал Ок имеет в в фото Т Я Л -Тговый 50 ммарвход орня, ид А Га,д Ыд зи ф 5фм соь(7 д т 1) которого подключены к реверсивному счетчику 12, Один из выходов блока 3 автоматическойрегулировки амплитуды синусоидальных сигналов 3 соединен через двухполупериодныйвыпрямитель.13 с входом аналого-цифрового преобразователя 14, выход которого соединен к линейному преобразователю 15,Выход линейного преобразователя 15 соединен с входом преобразователя 16 кодов,два других входа которого соединены с выходами усилителей-ограничителей 10, Выход преобразователя 16 кодов соединен сцифровым сумматором 17, другие входы которого соединены с выходом реверсивногосчетчика 12 и управляющим входом 18 устройства, Выход цифрового сумматора черезцифроаналоговый преобразователь 19 подсоединен к усилителю 20 мощности. Выходусилителя 20 мощности соединен, наприС вь ратного делител лы имею хода элемента 7 извлечения квадкорня сигнал поступает на входы й 8 и 9, на выходах которых сигнат вид;сс, и т д51 ь 7 к )цкд7 Д кт"А 1 алку О,ссБ (2 тА 7Д,к сс 5 7 к )кгде Ад - коэффициент передачи двигателя.Как видно,амплитудь сигналов Ор 1 и Од 2 не зависят от амплитуды сигналов датчика перемещения каретки 01 и 02 и определяются лишь коэффициентами передачи умно- жителя, аналогового сумматора, элемента извлечения квадратного корня и делителя. Сигналы ОД 1 и Од 2 с выходов блока 3 автоматической регулировки амплитуды синусоидальных сигналов поступают на входы усилителей-ограничителей 10, В усилителях-ограничителях 10 формируются двухуровневые знаковые сигналы, изменение которых происходит в моменты изменения полярности входных сигналов ОД 1 и Од 2, На выходах блока 11 выбора направления перемещения каретки формируются импульсные сигналы, характеризующие действительное прямое и обратное перемещения каретки 22 с периодом их следования, пропорциональным дискретности смещения каретки на величину Т/4,Младшие разряды сигнала действительной координаты каретки 22 формируются цепью, состоящей из блоков 13 - 16, При этом синусоидальный сигнал с одного из выходов блока 3 автоматической регулировки амплитуды синусоидальных сигналов выпрямляется в двухполупериодном выпрямителе. Затем однополярный пульсирующий сигнал, каждая полуволна которого соответствует смещению каретки 22 на величину Т/2, преобразуется в аналого-цифровом преобразователе 14 в последовательность цифровых К-разрядных кодовых сигналов, Далее К-разрядный сигнал, соответствующий значениям действительных координат каретки 22, но сформированный в пределах отрезков Т/2 по синусоидальному закону, преобразуется в линейном преобразователе 15 в последо- ВатЕЛЬНОСтЬ (к 7-РаЗРЯДНЫХ КОДОВ, ЛИНЕЙНО где Ак и Ас - коэффициенты передачи соответственно элемента извлечения квадратного корня и аналогового сумматора,Так как (ВП (2 л Т + (сов (2 с ф) - кличлна постоянная, то можно записать Ок = АОкк, причем =дд дб РщдTд( гддсдТ Тсвязанных с теми же координатами каретки22, в соответствии с выражениемХУ =.агс эп -Лгде У - выходной М-разрядный код, соответствующий главному, значению функцииХ й.агс эп - в пределах от 0 доЕХ - мгновенное значение входного Кразрядного кода;Е - максимальное (амплитудное) значение входного кода,Последние преобразуются в преобразователе кодов 16 в кодовый сигнал действительной координаты каретки 22 в пределахотрезка Т/4, поступающий на цифровойсумматор 17. По управляющему входу 18устройства на цифровой сумматор 17 поступает управляющий сигнал, задающий координату позиционирования каретки 22 ввиде полного кода координаты.В реверсивном счетчике 12 происходитподсчет импульсов, поступающих с блока 11выбора направления перемещения каретки, 25в результате чего на выходе реверсивногосчетчика 12 формируются старшие разрядыкода действительного положения каретки22, младший из которых соответствует изменению координаты на величину Т/4. 30В цифровом сумматоре 17 происходитсуммирование кодов, поступающий от преобразователя 16 кодов и реверсивного счетчика 12, для получения полного кодадействительной координаты каретки, и вычитание из него полного кода координатыпозиционирования каретки, поступающегопо управляющему входу 18 устройства, Навыходе цифрового сумматора 17, таким образом, формируется полный разностный 40сигнал управления движением каретки 22,который после преобразования в цифроана-логовом преобразователе 19 в аналоговуюформу и усиления в усилителе 20 мощностипоступает на электродвигатель 21 для осуществления перемещения каретки 22 до техпор, пока разностный сигнал не станет равным нулю.Изобретение позволяет повысить точность позиционирования каретки за счет 50уменьшения погрешности определения координаты каретки, так как координата действительного положения каретки определяетсявнутри четверти периода синусоидальныхсигналов, соответствующих перемещению 55каретки, путем сравнения мгновенных эначений сигналов с их амплитудными значениями, не изменяющимися от нестабильности осветителя датчика, климатических условий, загрязненности среды и т,д, благодаря введению блока автоматической регулировки амплитуды синусоидальных сигналов,Формула изобретения Устройство координатного позиционирования, содержащее датчик перемещения каретки, два усилителя-ограничителя, выходы которого соединены с соответствующими входами преобразователя кодов и блока выбора направления перемещения каретки, первый и второй выходы которого подключены к соответствующим первому и второму входам реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу преобразователя кодов, а третий вход - к управляющему входу устройства, выход ,цифрового сумматора соединен с входом цифроаналогового преобразователя. выход которого через усилитель мощности подключен к выходу устройства,.а также последовательно соединенные двухполупериодный выпрямитель, аналого-цифровой преобразователь и линейный преобразователь, выход которого соединен с третьим входом поеобразователя кодов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности позиционирования каретки за счет уменьшения погрешности определения координаты каретки, в него введен блок автоматической регулировки амплитуды синусоидальных сигналов, первый и второй информационные входы которого соединены с соответствующими выходами датчика перемещения каретки, а первый и второй - с входами первого и второго усилителей-ограничителей соответственно, состоящий из двух умножителей, соответствующие входы которых подключены к первому и второму входам блока автоматической регулировки амплитуды, и к первым входам первого и второго делителей, выходы умножителей соединены с соответствующими входами аналогового сумматора, выход которого соединен с.входом элемента извлечения квадратного корня, выходом подключенного к вторым входам делителей, выходы которых подключены соответственно к первому и второму выходам блока автоматической регулировки амплитуды синусоидальных сигналов.1695264 Составитель К.Грибоедоведактор Л.Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор: С,Чер Гагарина, 10 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго аказ 4161 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5