Способ измерения перемещений

О П И С А Н И Е пц 5645 г 1ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 19.08.77)М, Кл,о 6 01 В 11/О осударственныи номитеСовета Министров СССРпо делам иэооретенийи открытий(71) Заявител ПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕШЕНИЙ тех п а шаг иционного сопрядлине индикатор- положение прозрачого растра, перотсчета и совения не станет равным 1 х ча гэ растра, и измего элемента индикаго относительно н падающегорительного озрачным элементом измеНа фиг. 1 .изобр реализующего данн растровое сопряжен а устройства й способ; на фиг, 2 -е этого устройства.жена схем гб Изобретение. относится к контрольноизмерительной технике, а именно к способам измерения перемещений подвижнь стей механизмов и приборов растровыми нониус ныли с исте мами.Известен способ измерения перемещений, основанный на анализе картины нониусного сопряжения растров 11. Недостаток его заключается в невысокой чувствительности и сложности реализации.Известен и другой способ измерения перемещений растровь:ми нониусными системами, заключа юшийс я в том, что измер яют степень несовпадения прозрачных элементов растров 21.Но и этот способ не обладает аоста- точной чувствительностыс, поскольку шаг комбинационэй картины при определенной длине индикаторного растра может быть меньше длины этого растра.Целью настоящего изобретения являются увеличение чувствительности измерения,Зля достижения поставленной цели в описываемом способе изменяют параметры одного или обочх сопрягаеллых растров до Для реализации описываемого способа измерения перемещения используют измерительный растр 1, опорный индикаторный растр 2, источник излучения 3 и электронный блок отсчета перемещения 4.Подвижный измерительный растр 1 представляет собой механическую решетку с шагомла м и связан с перемещающейся частью какого-либо механизма (на чертеже не пэказан).Индикаторный растр 2 выполнен опорным и образован фэтэчувствительными столбцами с шагомфэтоматрицы.4521 0 15 29 25 30 40 45 50 55 60 35 56Из всех столбцов фотоматрицы элементами рабочего индикаторного растра 5с шагом Д являются лишь столбцы6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13. Этот растр5 образует в комбинации с растром 1вдоль оси ОХ из взаимного перемещениянониусное сопряжение. Взаимодействующими элементами растров являются столбцы6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 растра 2 ищели (зрачки) 14, 15, 16, 17, 18, 19,20 растра 1.Измертельный растр 1 отстоит от начала координат (точка О) на расстоянии, что определяется положением его"условного нулевого" зрачка 14 по оси ОХ,Зрачки 21, 22, 23, 24, 25, 26 опре тделяют второе положение раствора, а "условно нулевой" зрачок 21 отстоит от начала координат на расстояние. дискретные элементы 27, 28, 29, 30, 31,32, 33 фотоматрицы 8 различной степенивиньетируются зрачками растра 1,Все столбы растра 5 имеют условныйкод положения щ определяюший расстояние столбца от начала координат, а всефотоэлементы столбцов растра 2 имеютусловный код перекрытия 1, определяющий степень несовпадения столбцов растра 5 ао щелями растра 1,Процесс измерения перемещений поописываемому способу производится следующим образом.После предварительной настройки системы измеряют параметры опорного индикаторного растра 2 (период растра, ширину элементов, взаимодействующих сощелями растра 1) таким образом, чтобышаг ( комбинационного сопряжения, образованного между растром 1 и новым ,рабочим индикаторным растром 5, сталравен длине этого индикаторного растра,а ширина взаимодействующих элементовпри этом была бы не более разности шагов растра 2 и 1 (Д - Дм. )При настройке измерительной системыв исходном "нулевом" положении растры1 и 2 расположены так, чтобы фусловнонулеваяф щель 14 растра 1 открывала лишь"нулевой" (по коду перекрытия) фотоэлемент 31, совмещенный с началом оси ОХ,После перемещения измерительногорастра 1 определяется положение первогоотносительно начала оси ОХ элемента индикаторного растра (столбца растра 5),совпадающего со щелью растра 1. Дляданной системы двух растров 1 и 5, элементы которых не параллельны друг другу,считается , что зрачки растра 1 в какойто степени совпадают со столбцами растра 5, если источнику излучения 3 хотя бы в какой-го степени открыты нулевые элементы этих столбцов, лежащих на оси ОХ.Предполагается также, что дискретный фотоэлемент матрицы. включается только приминимальном виньетировании щелью растра1, так, что из нескольких соседних фотоэлементов столбца, на которые падает светот источника 3, включен лишь один (поиперемещении растра 1 на расстояниеот нулевого положения включается толькофотоэлемент 28 столбца 9, а фотоэлементы 27 и 29 не включены, так как закрытыкраями щелей 16 и 17 растра 1 ), Припервом положении растра 1 исковйм первым элементом индикаторного растра 5является столбец 9, а во втором положении из двух столбцов 11 и 12, нулевыеэлементы которых 32 и 33 открыты, таким элементом является столбец 11, Положение нужного столбца относительно начала 0 координат по оси ОХ определяетсятем, что положение соответствующегостобца фиксировано, и относительно точки0 оси ОХ ему приписан код положения 1 п .Поэтому в первом случае положение столбца 9 определяется кодом положения тп =3,который имеют все элементы столбца 10,а во втором - кодом тп = 5, который имеютвсе элементы столбца 11, Электронныйблок отсчета перемещений 4 определяетстепень несовпадения сопрягающихся елементов. В описываемом сопряжении растров 1"й 5 это, по существу, - степеньперекрытия щелями растра 5 нулевых фотоэлементов столбцов фотоматрицы, Приполностью открытом источнику 3 нулевомфотоэлементе (например 28) включен только этот фотоэлемент, При смещении растра1 вдоль оси ОХ начинает засвечиватьсянулевой элемент столбца 10, а элемент 28столбца 9 начинает несовпадать со щелью17,Из-за непараллельности щелей и столбцов по мере смешения растра 1 вдоль осиОХ включаются последующие фотоэлементыстолбца 9. Степень несовпадения элементов растра 1 с нулевыми фотоэлементамирастра 5 определяется кодом перекрытияюкоторый приписан каждому фотоэлементу столбца фотоматрицы, Таким образом,в первом положении растра 1 степень несовпадения столбца 9 со щелью 17 равнанулю (код П =О фотоэлемента 28), а вовтором - степень несовпадения первого издвух столбцов 11 и 12 со щелью 25 равна 7 (по коду Й = 7 фотоэлемента 30столбца 11). Для правильного определениястепени несовпадения элементов растров 1и 5 система настраивается так, чтобыпри сопряжении растров сигнал в блок 4564521 1 иг. шел лишь с одного элемента матрицы, Возможна также реализация других способов определения степени перекрытия одноименных элементов растров. Если, например, растровое сопряжение проектируется на фоточув ствительную поверхность сканистора, она легко определяется по ширине первого импульса, обусловленного сопряжением, В случае сопряжения двух механических растров (решеток) определять степень перекры 10 тия взаимодействующих элементов (зрачков) можно по величине интегрального светового потока, прошедшего через сопрягаемые элементы,15 формула иэобретени Способ измерения перемещений растровыми нониусными системами, у которых 29 ширина прозраЧных элементов иэмерительного и индикаторного растров не большеразности их шагов, заключающийся в том,что измеряют степень несовпадения прозрачных элементов растров, о т л и ч а юш и й с я тем, что, с целью увеличениячувствительности измерения, изменяют параметры одного или обоих сопрягаемыхрастров до тех пор, пока шаг комбинационного сопряжения не станет равным длинеиндикаторного растра, и измеряют положение прозрачного элемента индикаторногорастра, первого относительно начала отсчета и совпадающего с прозрачным элементом измерительного растра.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Мироненко А, В. фотоэлектрическиеизмерительные системы, М "Энергия,1967, с, 52,2, Авторское свидетельство СССРГоставнтель П, Юров ехреп О. Луговая Корректор едактор О, Ивано ушев каз 2135/206 ЦНИИПИ Госу Тираж М.)7 твенного ко 1 подписноемитета Говета Миннсретенцй и открытий5, Гаупнгкал наб., д. в ГГС но делам дно Москва, ,Ж-". филиал ПП " 1 атент", г. ужгород, ул. Проектная