IT201800004218A1 - ELECTRONIC MICROMETER WITH OPTICAL READING - Google Patents
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Description
Invenzione con TITOLO: " MICROMETRO ELETTRONICO A LETTURA OTTICA Invention with TITLE: "ELECTRONIC MICROMETER WITH OPTICAL READING
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione ha ad oggetto un dispositivo elettronico di misura micrometrica delle distanze (Disegno 1 - 100) denominato "Micrometro elettronico a lettura ottica" avente come scopo la misura accurata delia distanza relativa tra due parti del dispositivo, scorrevoli l'una rispetto all'altra secondo una direzione prestabilita, rendendo tale informazione disponibile attraverso una linea dati. The present invention relates to an electronic device for the micrometric measurement of distances (Drawing 1 - 100) called "Optical reading electronic micrometer" having as its purpose the accurate measurement of the relative distance between two parts of the device, sliding relative to each other. other according to a predetermined direction, making this information available through a data line.
Il dispositivo trova la sua applicazione nella rilevazione continua delle distanze tra due punti, essendo tali punti resi solidali rispettivamente al cursore. The device finds its application in the continuous detection of the distances between two points, these points being respectively made integral with the cursor.
Secondo la rappresentazione di cui al Disegno n. 1, il dispositivo (100) rileva con accuratezza le distanze relative tra statore (120) e cursore (110) in base al punto di intercetta del raggio ottico (113) emesso da un illuminatore a dìodo laser (112) su un array ottico lineare (124), essendo il suddetto illuminatore a diodo laser (112) parte integrante del cursore (110) ed essendo il suddetto array ottico lineare (124) parte integrante dello statore (120). According to the representation referred to in Drawing no. 1, the device (100) accurately detects the relative distances between the stator (120) and the cursor (110) based on the intercept point of the optical beam (113) emitted by a laser diode illuminator (112) on a linear optical array (124), the aforementioned laser diode illuminator (112) being an integral part of the cursor (110) and the aforementioned linear optical array (124) being an integral part of the stator (120).
Il principio alla base della presente invenzione è quello della lettura diretta delia posizione relativa del cursore (110) rispetto alla posizione dello statore (120), rilevando il punto di intercetta del raggio ottico (113) emesso da un illuminatore a diodo laser su un ottico lineare essendo il suddetto illuminatore a diodo laser (112) parte integrante del cursore (110) ed essendo il suddetto array ottico lineare (124) parte integrante dello statore (120). Tale soluzione risulta particolarmente economica e meccanicamente semplice offrendo, nello stesso tempo, elevata risoluzione, elevata linearità e minima deriva termica. The principle underlying the present invention is that of the direct reading of the relative position of the cursor (110) with respect to the position of the stator (120), by detecting the intercept point of the optical beam (113) emitted by a laser diode illuminator on an optical linear being the aforementioned laser diode illuminator (112) an integral part of the cursor (110) and the aforesaid linear optical array (124) being an integral part of the stator (120). This solution is particularly economical and mechanically simple offering, at the same time, high resolution, high linearity and minimum thermal drift.
Il funzionamento del dispositivo descritto con riferimento al Disegno n. 1 nella quale sono schematicamente rappresentati: The operation of the device described with reference to Drawing no. 1 in which are schematically represented:
- il Dispositivo stesso (100) costituito dalle due componenti cursore (110) e statore (120), essendo il suddetto cursore (110) libero di muoversi tramite una slitta lineare (140) rispetto al suddetto statore (120) ed essendo il suddetto cursore (110) costituito da un corpo mobile (111) al quale è solidalmente fissato un illuminatore a diodo laser (112) ed essendo il suddetto statore costituito da un corpo fisso (121) al quale è solidalmente fissato un circuito rivelatore (122) a sua volta costituito da un modulo a microprocessore (123), un array ottico lineare (124) ed un'interfaccia di linea (125), attraverso la quale il suddetto modulo a microprocessore (123) è in grado di comunicare con l'esterno attraverso una linea dati (130) ed essendo il suddetto illuminatore a diodo laser (112) alimentato dal modulo a microprocessore (123) e realizzato in modo che il raggio di luce (113) emessa dall' illuminatore (112) vada ad intercettare l'array ottico lineare (124) in punti variabili in funzione della posizione relativa del cursore (110) rispetto allo statore (120). - the device itself (100) consisting of the two slider (110) and stator (120) components, the aforesaid slider (110) being free to move through a linear slide (140) with respect to the aforesaid stator (120) and being the aforesaid slider (110) consisting of a movable body (111) to which a laser diode illuminator (112) is integrally fixed and the aforementioned stator being constituted by a fixed body (121) to which a detector circuit (122) is integrally fixed to it once constituted by a microprocessor module (123), a linear optical array (124) and a line interface (125), through which the aforementioned microprocessor module (123) is able to communicate with the outside through a data line (130) and the aforementioned laser diode illuminator (112) being powered by the microprocessor module (123) and made so that the light beam (113) emitted by the illuminator (112) intercepts the optical array linear (124) in variable points in func ion of the relative position of the slider (110) with respect to the stator (120).
Il funzionamento del dispositivo può essere descritto come segue con riferimento al Disegno n. 1, che rappresenta l'intero dispositivo: The operation of the device can be described as follows with reference to Drawing no. 1, which represents the entire device:
- il modulo a microprocessore (123) provvede ad attivare, a intervalli regolari, l'illuminatore a diodo laser (112) facendo sì che il raggio ottico (113) da esso emesso vada ad intercettare l'array ottico lineare (124) nel punto corrispondente alla posizione relativa corrente del cursore (120) rispetto allo statore (110); - the microprocessor module (123) activates, at regular intervals, the laser diode illuminator (112) causing the optical beam (113) emitted by it to intercept the linear optical array (124) at the point corresponding to the current relative position of the slider (120) with respect to the stator (110);
- il modulo a microprocessore (123) leggerà l'array ottico lineare (124) andando a determinare quali degli elementi fotorivelatori dì detto array (124) risultano illuminati e quali no, determinando, di conseguenza, la posizione relativa del cursore (110) rispetto allo statore (120) con precisione dipendente dalla distanza tra gli elementi fotorivelatori dell'array (124); - the microprocessor module (123) will read the linear optical array (124) going to determine which of the photodetector elements of said array (124) are illuminated and which are not, consequently determining the relative position of the cursor (110) with respect to to the stator (120) with precision depending on the distance between the photodetector elements of the array (124);
- il modulo a microprocessore (123) comunicherà all'esterno, tramite la linea dati (130), l'esito di ciascuna lettura, codificando il segnale dati corrispondente attraverso l'interfaccia dì linea (125), - the microprocessor module (123) will communicate to the outside, through the data line (130), the result of each reading, encoding the corresponding data signal through the line interface (125),
Il funzionamento del dispositivo può essere descritto come segue con riferimento al Disegno n. 2, che rappresenta una vista in sezione limitata alto statore (120), composto da: The operation of the device can be described as follows with reference to Drawing no. 2, which represents a limited section view of the high stator (120), consisting of:
Tubo esterno di protezione (300), Protective outer tube (300),
- Terminazione (310) a sua volta costituita da: corpo della terminazione (311), anello di tenuta (312), molla (313) di costrizione interna all'anello di tenuta, o-ring di tenuta (314) tra terminazione (310) e tubo (300); - Termination (310) in turn consisting of: termination body (311), sealing ring (312), constriction spring (313) inside the sealing ring, sealing o-ring (314) between termination (310 ) and tube (300);
Culla dello statore (315); Stator cradle (315);
Circuito rivelatore (122) contenente al suo interno (non rappresentati) il modulo a microprocessore (123) e l'interfaccia di linea (125), array ottico lineare (124); Detector circuit (122) containing inside (not shown) the microprocessor module (123) and the line interface (125), linear optical array (124);
Fondello (316) di chiusura del tubo (300) con gommino passa-cavo (317); Bottom (316) for closing the tube (300) with rubber grommet (317);
- O-ring di tenuta (318) tra culla dello statore (121) e Fondello (316); - Sealing O-ring (318) between the stator cradle (121) and the base (316);
- O-ring di tenuta (319) tra culla dello statore (315) e tubo (300). - Sealing O-ring (319) between stator cradle (315) and tube (300).
I suddetti elementi Culla dello statore (315) e Fondello (316) costituiscono il predetto Corpo fisso dello statore (121), mentre i restanti elementi di raccordo, protezione e guarnizione costituiscono mezzi utili per rendere il dispositivo impermeabile agli agenti atmosferici. The aforesaid elements Cradle of the stator (315) and Bottom (316) constitute the aforesaid fixed body of the stator (121), while the remaining elements of connection, protection and gasket constitute useful means to make the device impermeable to atmospheric agents.
Il funzionamento del dispositivo può essere descritto come segue con riferimento al Disegno n. 3 che rappresenta in sezione, oltre al tubo esterno di protezione (300) ed alla terminazione (310) che fanno parte dello statore, gli elementi che costituiscono il cursore (110) composto da: The operation of the device can be described as follows with reference to Drawing no. 3 which represents in section, in addition to the external protection tube (300) and the termination (310) which are part of the stator, the elements that make up the slider (110) consisting of:
- Asse di misura (320); - Measuring axis (320);
- Molla di richiamo (321); - Return spring (321);
- Culla del cursore (322); - Cradle of the slider (322);
- Illuminatore a diodo Laser (112) a sua volta costituito da: diodo emettitore Laser (323), obiettivo di focalizzazione (324) e specchio (325) di deflessione del raggio ottico. - Laser diode illuminator (112) in turn consisting of: laser emitting diode (323), focusing lens (324) and mirror (325) for deflecting the optical beam.
I suddetti elementi Asse di misura (320) e Culla del cursore (322) costituiscono il predetto Corpo mobile del cursore (111). The aforesaid elements Measurement axis (320) and Cradle of the cursor (322) constitute the aforementioned movable body of the cursor (111).
La funzione di slitta lineare (140) è svolta dall'insieme degli elementi Tubo esterno (300), Culla dello statore (315) e Culla del cursore (322) che permettono lo scorrimento relativo del cursore (110) secondo la retta coincidente con l'asse geometrico del tubo di protezione (300) impedendo ogni altro moto rotatorio o traslatorio degli elementi del cursore (110) grazie alla forma semi-cilindrica delle due culle (315) e (322) The function of linear slide (140) is performed by the set of elements External tube (300), stator cradle (315) and cursor cradle (322) which allow the relative sliding of the cursor (110) according to the line coinciding with the 'geometric axis of the protection tube (300) preventing any other rotary or translational motion of the slider elements (110) thanks to the semi-cylindrical shape of the two cradles (315) and (322)
Con riferimento ai Disegni 2 e 3 il funzionamento del dispositivo può essere descritto come segue: With reference to Drawings 2 and 3, the operation of the device can be described as follows:
L'asse di misura (320) è reso solidale ad uno dei due punti dei quali sì vuole rilevare con continuità la distanza, mentre l'intero statore (120) è reso solidale all'altro punto; The measuring axis (320) is made integral with one of the two points whose distance is to be continuously measured, while the entire stator (120) is made integral with the other point;
La molla di richiamo (321) spinge l'insieme degli elementi del cursore verso il lato destro della figura, essendo tale moto trattenuto dal vincolo tra l'asse di misura (320) ed il primo punto di misura; The return spring (321) pushes all the elements of the cursor towards the right side of the figure, this motion being held by the constraint between the measuring axis (320) and the first measuring point;
In tali condizioni l'illuminatore a diodo Laser (112), quando attivato dal modulo a microprocessore (123), emetterà un raggio ottico (113) che, deflesso dallo specchio (325) andrà ad intercettare l'array ottico (124) permettendo in tal modo al modulo a microprocessore (123) di determinare quali sono gli elementi fotorivelatori attivati e, di conseguenza, di determinare la condizione di riferimento della misura; In these conditions the laser diode illuminator (112), when activated by the microprocessor module (123), will emit an optical ray (113) which, deflected by the mirror (325) will intercept the optical array (124) allowing this allows the microprocessor module (123) to determine which photodetector elements are activated and, consequently, to determine the reference condition of the measurement;
Qualora la distanza relativa tra i due punti di misura dovesse variare, il cursore si sposterà di conseguenza verso destra o verso sinistra a seconda che la distanza tra i punti diminuisca o aumenti, portando quindi in un diverso punto dell'array ottico (124) l'intercetta del raggio ottico (113) emesso dall'illuminatore a diodo Laser (112) e deflesso dallo specchio (325); Should the relative distance between the two measurement points vary, the cursor will move accordingly to the right or to the left according to whether the distance between the points decreases or increases, thus bringing the 'intercepts of the optical beam (113) emitted by the laser diode illuminator (112) and deflected by the mirror (325);
La distanza tra i fotorivelatori dell'array ottico (124) eccitati dal raggio ottico (113) tra la condizione di riferimento e quella di misura consente la determinazione della variazione di distanza tra i punti di misura, tanto più accurata quanto minore è il passo degli elementi fotorivelatori nell'array ottico (124). The distance between the photodetectors of the optical array (124) excited by the optical beam (113) between the reference condition and the measurement condition allows the determination of the distance variation between the measurement points, the more accurate the smaller the pitch of the photodetector elements in the optical array (124).
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20090244549A1 (en) * | 2008-03-25 | 2009-10-01 | Keyence Corporation | Contact Displacement Meter |
-
2018
- 2018-04-05 IT IT102018000004218A patent/IT201800004218A1/en unknown
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