Способ измерения перемещений

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСецмалмстмчесиихреспублмк(6) Дополнительное к авт. свмд-ву(22) Заявлено 070380 (2) 2894299/18-28 1 И 1 М. Кл.з С 01 В 11/00 с прмсоедммеммем заявим ЙоГосударственный комнтет СССР но делам нзобретеннй н открытнй(088.8) Опубликовано 07,01,83. Бюллетень М 1 Дата опублмковаммя описания 070183 Г,К. Кладов и Д.А. Шакуля(54) СПОСОБ ИЗИЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ в 1 и 27 СХ2 С Х Изобретение относится к измерительной технике и может. быть использовано при точном измерении положения и точнфя позиционировании оптических или механических деталей.Известен способ точного измерения расстояний, основанный на счете полос в поле интерференции двухлучевого интерферометра, дпя чего формируют два квадратурных сигнала где Х. - оптическая разность хода;. - длина волны монохроматического излучения. Из этих сигналов формируют инкрементный сигнал, принимающий значение +1 или -1, который накапливают в сумматоре или реверсивном счетчике сумматор . (счетчик) устанавливают в исходное (нулевое) состояние по сигналу, формируемому в тракте широкополосного луча, введенного в интерферометр; оптическую разность хода получают путем умножения хода сумматора на дискретность счета, котораяравна 1/4, /2, или Л Ие Недостатком известного способаявляется низкая точность, обусловлен-,ная тем, что подсчитываемая величинаможет измениться от воздействия помех при неизменном перемещении.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является способ измерения перемещений, заключающийся всоздании световой картины с пространственной периодической структурой, получении синусного и косинусного сигналов, формировании из Нихинкрементного сигнала и его реверсивном накоплении. В этом способе инкрементный сигнал формируется прилюбом пересечении синусным или косннусным сигналом нулевого уровня .2 .Недостатком известного способа 2 О является невысокая точность измерений перемещений за счет формированиянакапливаеюис сигналов при любомпереходе через нулевой уровень синусных и косинусных сигналов;25 Цель изобретения - повышение точ-,ности измерений.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу измерения перемещений, заключающемуся в созданиисветовой картины с пространственной(ОР,-Р,(ОР - РЗ(Р 4 Р 4 (Ог ч ОТ Г а любодыдущео, в мо сов О 4, анится Следовательго из импултриггерах хр,го импульса нт прих2.глер пре периодической структурой, получении синусного и косинусного сигналов, Формировании из них инкрементного сигнала и его реверсивном накоплении, из синусного и косинусного сигналов формируют четыре импульсных сигнала, первый - при условиии равенства нулю синусного сигнала и единице косинусного сигнала, второй при условии равенства нулю косинус- ного сигнала и единице синусного сигнала, третий - при условии равенства нулю синусного сигнала и минус единице косинусного сигнала, четвертый - при условии равенства нулю косинусного сигнала и минус единице 15 синусного сигнала, формируют инкрементный сигнал равным единице, если номер предыдущего по времени импульсного сигнала меньше номера настояцего либо предыдуций имеет но,мер четыре, а настоящий номер один,равным минус единице, если номер предыдущего ло времени импульсного сигнала больше номера настоящего либо предыдущий имеет номер один, а настоящий номер четыре, равным нулю, если ноглер предыдущего импульсного сигнала совпадает с номером настоящего.Кроме того, с целью повышения разрешающий способности, из синусного и косинусного сигналов формируют аналоговый сигнал, равный синусному сигналу, если последний по времени импульсный сигнал имел номер один, равный косинусному сигналу с обратным З 5 знаком, если последний импульсный сигнал имел номер два, равный синус- ному сигналу с обратным знаком, если последний импульсный сигнал имел номер три,и равный косинусному сиг налу, если последний по времени импульсный сигнал имет номер четыре.На чертеже представлена схема устройства для реализации способа из-, мерения перемещений, 45 Устройство состоит из источника 1 излучения, блока 2 создания картины с пространственной периодической структурой, операционных усилителей 3 и 4, преобразователей 5-8 синусоидального напряжения в импульсное и формирователей 9-12 импульсных сигналов, элементов И 13-16, элементов ИЛИ 17 и 18. Выход преобразователя 5 соединен с одним из входов элемента И 13, выход преобразователя 6 - с одним из входов элемента И 14, выход преобразователя 7 - с одним из входов элемента ИЛИ 18, выход преобразователя 8 - с одним 60 из входов элемента И 16, выходы формирователей 9-12 соединены с входамк элементов ИЛИ 17 и 18, Устройство содержит также схемы 19-22 зедержки, триггеркый блок 23, элементы И-ИЛИ 2465 и 25, реверсивный счетчик 26 и коммутатор 27.Выходы Формирователей 9-12 соединены с входами элементов ИЛИ 17,и 18 так, что выходы формирователей 9 и 10 соединены с входами элемента ИЛИ 17, выходы формирователей 11 и 12 соединены с входами элемента ИЛИ 18.Выходы элементов И 13-16 через схемы 19-22 задержки соединены с входом триггерного блока 23 и непосредственно с входами элементов И-ИЛИ 24 и 25, другие входы которых соединены с выходами триггерного блока 23, а выходы - с входами реверсивного счетчика 26, Выходы триггерного блока 23 соединены с входами коммутатора 27, другие входы которого соединены с входами и выходами операционных усилителей 3 и 4.Способ измерения перемещений реализуется с помощью предлагаемого устройства следующим образом.Излучение от источника 1 излучения поступает на блок 2 создания картины с пространственной периодической структурой, на выходе которого получают сигналы, зависящие от перемещения исследуемого объекта, как синус и косинус, т.е.Ч(х) ф 1 п ; (1)27 ГХЧ (Х) = С 05 . (2)27 СХ После преобразования сигналов Ч(х)и И(х) на выходе элементов И 13-16получают один из четырехсигналовимпульсной формы О =(Ч=О) Л (И=1);4О =(Я О)л (Ч 1);О =(Ч-О) л (Ч 1);3О, =(11=О) Л (Ч=-1) .иКаждый из сигналов О 4, О,2, ОЭ О 4. устанавливает с некоторой задержкой соответствующий триггер из триггер- ного блока 23 в единицу, а все остальные в нуль. Если обозначить импульсы О, задержанные на г через О,1, а состояние триггеров через ,1 ф я., Р и Р 4.г тои кьсинусного сигналов, формированйииз них инкрементного сигнала и егореверсивном накоплении, о т л к ч а -ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, из синусного и косинусного сигналов формируют четыре импульсных сигнала, первый - при условии равенства нулю си-нусного сигнала и единице косинусного сигнала, второй - при условии равенства нулю косинусного сигнала иЬдиниМЬ синусного сигнала, третий -Ври условии равенства нулю синусного сигнала и минус единице косинусного сигнала, четвертый - при условии равенства нулю косинусного сигнала и минус единице синусного сиг-.нала, формируют инкрементный сигналравным единице, еели номер предыдущего по времени импульсного сигналаМеньше номера настоящего либо предыдущий имеет номер четыре, а настоящий номер один, равным минусединице, если номер предыдущегопо времени импульсного сигнала большеномера наСтоящего либо предыдущийимеет номер одын, а настоящий номерчетыре, равным нулю, если номер предыдущего импульсного сигнала совпадает с номером настоящего.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности, из 5 синусного и косинусного сигналовФормируют аналоговый сигнал, равныйсинусному сигналу, если последний повремени импульсный сигнал имел номеродйн, равный косинусному сигналу с 10 обратным знаком, если последний импульсный. сигнал имел номер два, равный синусному сигналу с обратнымзнаком, если последний импульсныйсигнал имел номер три, и равный ко синусному сигналу, если последний.по времени импульсный сигнал имелномер четыре. Источники информации,20 принятые во внимание при экспертизе1. Инфракрасная спектроскопиявысокого разрешения. Сборник, ИпМирф, 1972.2. Фотоэлектрические преобразо 25 ватели информации, Под ред. Преснухина Л.Н. И., фМашиностроение",987380 Составитель Е. ГлазковаРедактор Л. Иишкина Техред М. Костик .КорректорГ. Решетн Филиал ППП "Патент", г. Укгород, ул. Проектная аказ 10277/25 Тираж ВНИИПИ Государств по делам изобр00 ПодписноноГо комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/5