Устройство для измерения линейныхперемещений

тле-тевье+,ОП ИС"ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Сфветскик Социалистических Республик(22) ЗаявленО 110974 (21 2058738,/16-28с присоединением эаявки Йо(с 1) (л З С 01 В 21/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫК ПЕРЕМЕЩЕНИЙК недостаткам устройства, снижающим точность измерений, относятсязависимость точности отсчета линейных перемещений от ширины штриха измерительной растровой линейки и зависимость точности отсчета от расстояния между штрихами измерительнойрастровой линейки.10 Цель изобретения - повышение точности измерений.Поставленная цель достигаетсятем, что устройство снабжено узломопределения взаимного положения штрихов измерительной растровой линейкии неподвижной шкалы, соединенным входами с выходами узла нормирования видеосигнала и счетчика, а выходамисо входом узла управления катушкой э 0 кадровой развертки телекамеры и вторым входом конъюнктора, ширина штрихов шкалы выполнена неравной минимальной ширине штриха измерительной растровой линейки.25 На фиг. 1 дана схема предлагаемогоустройства; на фиг. 2 - два рабочихварианта взаиморасположения штриховнеподвижной шкалы и измерительнойлинейки и соответствующие этим положениям формы сигналов. Изобретение относится к прецизионному станкостроению и может использоваться для измерения линейных перемещений в системах программного управления или в системах контроля точности координатных линейных перемещений рабочих органов станков.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения линейных перемещений, содержащее передающую телевизионную камеру и неподвижную штриховую шкалу, закрепляемую на неподвижной части станка, измерительную растровую линейку, эакрепляемую на подвижной части станка параллельно неподвижной штриховой шкале и имеющую шаг, равный шагу шкалы, оптическую систему и электронный блок, состоящий из узла нормирования видеосигнала, соединенного входом с выходом телекамеры, счетчика, генератора импульсов, конъюнктора, соединенного входом с выходом генератора импульсов, а выходом со входом счетчика, узла установки нуля, соединенного выходом со входом счетчика и узла цифровой индикации, соединенного входами с выходами счетчика 1 Украинский научно-исследовательский институт станков и инструментовУстройство для измерения линейных перемещений содержит передающуютелевизионную камеру 1, неподвижнуюштриховую шкалу 2, закрепляемую нанеподвижной части станка,измерительную растровую линейку 3, закрепляемую на подвижной части станка параллельно неподвижной штриховой шкале 2и имеющую шаг, равный шагу шкалы 2,электронный блок 4 и оптическую систему, включающую, например, освети-тель 5, конденсатор б и объективы 7и 8.Электронный блок включает узел 9нормирования видеосигнала, соединенный входом с выходом телекамеры 1,счетчик 10, генератор 11 импульсов,конъюнктор 12, соединенный входомс выходом генератора 11 импульсов, авыходом - со входом счетчика 10,узел 13 установки нуля, соединенныйвыходом со входом счетчика 10, узел 2 О14 цифровой индикации, соединенныйвходами с выходами счетчика 10,узел 15 определения взаимного положения штрихов 16 измерительнойрастровой линейки 3 и штрихов 17 25неподвижной шкалы 2, соединенный входами с выходами узла 9 нормированиявидеосигнала и счетчика 10, а выходами - с входом узла управления катушкой кадровой развертки телекамеры1 и вторым входом конъюнктора 12,ширина штрйхов 17 шкалы 2 выполненанеравной ширине штрихов 16 измеритель.ной растровой линейки 3.35Устройство для измерения линейных перемещений работает следующим образом.Световой поток осветителя 5, преобразованный конденсатором б, попадает на измерительную растровую ли нейку.3. Объективом 7 иэображение штрихов 16 измерительной растроной линейки 3 совмещается со штрихами неподвижной штриховой шкалы 2 так, что штрихи 17 шкалы 2 сдвинуты относительно штрихов 16 линейки 3 вдоль штрихов (Фиг. 2 а, где 8 - ширина штриха 16 измерительной растровой линейки 3; 3 2 - ширина штриха 17 неподвижной штриховой шкалы 2). 50Светорой поток, проходя шкалу 2, в,дальнейшем несет иэображения ее штрихов 17 и штрихов 16 линейки 3, которые передаются на Фоточувствительный слой трубки передающей телевизионной камеры 1 с помощью объектива 8. При этом на фоточувствительном слое трубки телекамеры 1 создается электронный потенциал, соответствующий оптическому изображению. Электронный луч телекамеры 1 считы вает этот потенциал, и при этом на ныходе телекамеры 1 образуется импуль. сной формы видеосигнал, который подается на узел 9 нормирования видеосигнала, И После л;.-;: ещения контг. . р;: .Могорабочего органа станка с ,:.6 елленной на нем измерительной р-. "ронойлинейкой 3 на требуемую координатуштрихи 16 измерительной линейки 3занимают одно из двух возможных положений относительно штрихов 17 неподвижной шкалы 2. Первое положение - штрих 16 линейки 3 находитсян поле штриха 17 шкалы 2 (Фиг, 2 а),Второе положение - штрихи 16 и 17 расходятся (фиг. 2 б),Благодаря смещению штрихов 17 вдольштрихов 16 все последующие рассуждения, относящиеся к первому положениюштрихов 16 и 17, справедливы также ив том случае, когда оси штрихов 17и 16 совпадают.В первом положении штрихов 17 и 16(фиг. 2 а) сигнал, снимаемый с телекамеры 1, имеет форму Ц 4 . При достижении электронным лучом начала изображения штриха 16 измерительной растровой линейки 3 в точке А напряжениесигнала скачкообразно изменяется навеличину 0 . При достижении элен знным лучом конца штриха 17 шкалы 2в точке Б величина выходного напряжения скачкообразно изменяется на 04в обратном направлении. Луч в этомслучае движется по траектории А-Б-В,что обеспечивается узлом 9 нормирования видеосигнала. Отрезок временипри котором значение видеосигнала на выходе телекамеры 1 минимально,пропорционален сумме сдвигасерединштрихов 17 и 16, половине ширины 0штриха 16 линейки 3 и половине ширины82 штриха 17 шкалы 2, т,е,324 + +гУзел 15, дифференцируя импульс О разрешает через конъюнктор 12 заполнение счетчика 10 в течение промежуткамасштабирующими импульсами от генератора 11.Кроме того, узел 15 вырабатывает импульсы 02 (Фиг. 29) постоянной длительности с по состоянию счетчика 10, пропорциональные сумме ширины 8 штриха 16 и величины Ь. перемещения измерительной линейки 3, обеспечивающие определение узлов 15 взаимного положения штрихов 16 и 17, т.е.ъ (8 + а )при этом Р( Р ф а с 8Если за время 2 сигнал ни разу не изменяет своего состояния (т.е. дО М= О), что свидетельствует о том, что штрихи 16 и 17 не расходятся узел 15 управляет катушкой кадровой разнертки телекамеры 1 при каждой второй строчной развертке по траектории Г-Д-Е. В этом случае на выходе узла 9 нормирования видеосигнала при каждой второй строчной раз-.:гертке Формиретс.,ь (фиг 2 ж)длительностью . Ври:т31 Ц ьВ течение времени . на вход счетчика 10 подаются масштабирующие импульы от генератора 11 через конъюнктор 12.Таким образом, за две строчные развертки на счетчике 14 накапливаетсяколичество импульсов, пропорциональ-т.е.- 2 ц)Частота масштабирующих импульсовзаполняющих счетчик 10, и часто 35та развертки электронного лучасвязаны соотношением ГРгде 5 - число штрихов, на котороеделится величина шага расположенияштрихов 16 измерительной растровой флинейки 3 с целью получения требуемой разрешающей способности,По истечении каждого цикла,состожцего из времени двух строчныхразверток электронного луча, по комаиде узла управления строчной катушкой телекамеры 1 узел 14 цифровой индикации подключается к счетчику 10.Йри второмположении штрихов 16и 17 электронный луч, обегая штрихи ф)17 и 16 по траектории А-Б-Б-В -В генерирует на входе узла 9 нормированиявидеосигнала сигнал О (Яиг, 2 г), которий изменяет свое значение по амплитуде раньше промежутка времени йу, Яв течение которого узел 15 вырабатывает импульс О 2(фиг. 2 е), позволяющий в совокупности с сигналом О определять, что штрихи разошлись (ненаходятся в поле друг друга), Навходе узла 15 формируется сигнал ЦЧфиг. 2 з), длительность которого1 ю 4 ЪВ течение времени с йа г,. счетчика 1, через конъюнктор подаются масштабирующие импульсы от генератора 11.Так как в течение времени0).то узел 15 при второй строчной развертке не изменяет траекторию луча, но ЛОгенерирует сигнал О длительностью8 г 1Л;р - - - 1 (фиг. 2 ц ) .3 г а)Как и в первом случае, в течение .времени й на вход счетчика 10 поИдаются импульсы от генератора 11, Задве строчные развертки на счетчике10 количество импульсов определяетсядлительностью Если на вход счетчика 10 подается количество импульсов в течение времени, равного сумме времени 71 и Еэп , пропорциональных сдвигу штрихов 17 и 16, линейки 3 и шкалы 2, находящихся в зоне мишени трубки телекамеры 1, то узел 14 цифровой индикации показывает результат Г , равныйТаким образом, в предлагаемом устройстве не только исключается влияние изменения ширины штриха линейки 3, но и происходит усреднение возможной ошибки шага, что существенно повышает точность измерения,Формула изобретенияУстройство для измерения линейных перемещений, например рабочих органов станков, содержащее передающую телевизионную камеру и неподвижную штриховую шкалу, закрепляемую на неподвижной части станка, измерительную раст ровую линейку, закрепляемую на подвижной части станка параллельно неподвижной штриховой шкале и имеющую шаг, равный шагу шкалы, оптическую системУ и электронный блок, состоящий из узла нормирования видеосигнала, соединенного входом .с выходом телекамеры, счетчика, генератора им- пульсов, конъюнктора, соединенного входом с выходом генератора импульсов, а выходом со входом счетчика узла установки нуля, соединенного выходом со входом счетчика и узла циФровой индикации, соединенного входами с выходами счетчика, о т л ич а ю щ е е а я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено узлом определения взаимного положения штрихов измерительной растровой линейки и неподвижной шкалы, соединенным входами с выходами узла нормирования видеосигнала и счетчика, а выходами - со входом узла управления катушкой кадровой развертки телекамеры и вторым входом конъюнктора, а ширина штрихов шкалы выполнена неравной минимальной ширине штриха измерительной растровой линейки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Техническое описание (2455АФ 2.00.ОООН) датчика обратной связиЭОЛКуйбышевского станкостроительного объединения.;т.е.