Способ измерения перемещений

(22) Заявлено ирисое нением за Государственный комнтет Совете Миннстрое СССР по делам нэобретеннй(53) УДК 531.715(088.8) 0.09,75, Бюл етень3 публиковано н открытн ата опубликования описания 29.12,7 2) Автор изобретен и(71) Заявитель Вильнюсский филиал Экспериментального научно-исследовательскогоинститута металлорежущих станков(54) СПОС ПЕРЕМЕЩЕН И й МЕРЕН Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам измерения угловых и линейных перемещений, применяемым, например, в станкостроении.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 индикаторного 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 10 15 20 25 30 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 д датчика 1, датчик 6 опорного сигнала а, соответствующего перемещению инди3каторного 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 можетбыть выполнено, 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 производит 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 д 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 д датчика 1, Этот период включает в себя один положительный и один отрицательный пики сигнала д.При помощи датчика 6 получают опорный сигнал а, соответствующий перемещению индикаторного 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 д 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 Ь, 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 переднего фронта импульсов Ь, соответствуют направлению сканирования растра 2 вправо, а опорные импульсы с, сформированные от заднего фронта импульсов Ь, соответствуют направлению сканирования растра 2 влево.С помощью формирователя 5 формируют импульсы е полушага датчика 1 через каждый полупериод его выходного сигнала д. На Способ измерения перемещений при помощи датчика, выполненного в виде растрового сопряжения с возможностью возвратнолпоступательного сканирования индикаторного растра, о тл и ч а ю щи й с я 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 55 60 65 5 10 5 20 25 Зз 35 40 45 50 пример, импульсы е можно формировать вмоменты перехода сигнала д через уровень,равноотстоящий от максимального и минимального уровней сигнала д.С помощью измерительного генератораэталонной частоты (не показан), входящегов состав блока 8, измеряют временной интервал 1 д полушага датчика 1, ограниченныйдвумя соседними импульсами е полушагадатчика 1 и включающий в себя момент возникновения опорного импульса с. Одновременно с этим измеряют часть этого интервала, а именно интервал 1 ь между одной из границ интервала 1 и моментом возникновенияопорного импульса с на этом интервале .Интервал 1 соответствует искомому перемещению,Случай измерения интервала 1 показанный на фиг. 2 в качестве примера, соответствует перемещению индикаторного растра 2вправо.В связи с этим измеряется интервал 1 д, накотором возник импульс с, сформированныйот переднего фронта импульса Ь.Измерение интервалов 1 и 1 д производятследующим обр азом.При возникновении очередного импульсае сначала гасят счетчик импульсов (не показан), входящий в блок 8, а затем начинаютподсчитывать этим счетчиком импульсыэталонной частоты, подаваемые от измерительного генератора, входящего в блок 8, Вмомент возникновения опорного импульса синтервал 1 оказывается измеренным количеством т импульсов 1. Число т из счетчикапередают в блок 9. Далее счетчик продолжаетсчет импульсов до момента появления соседнего импульса е.В этот момент прекращают подачу импульсов 1 в счетчик, но не гасят его. Интервал 1оказывается измеренным количеством импульсов 1. Далее число а передают из счетчика в блок 9, с помощью которого определяют отношение 1/1= т/а, соответствующееискомому перемещению, выраженному в долях шага датчика 1. Значение искомого перемещения в любых требуемых единицахможно найти также в блоке 9, умножив отношение т/а на цену шага датчика 1, выраженную в требуемых единицах,Предмет изобретениячика 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 зна чению всего интервала.486216 Составитель В, Жук Техред 3, Тараненко Корректор Л. Орлова Редактор Н. Суханова ТипограсЬпя, пр. Сапунова, 2 Заказ 3204/13 Изд,1826 Тираж 782 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб д. 415