SU1010637A1

SU1010637A1 - Coordinatograph photoelectric pickup

Info

Publication number: SU1010637A1
Application number: SU803217741A
Authority: SU
Inventors: Евгений Константинович Демин
Original assignee: Центральное Проектно-Конструкторское Бюро Механизации И Автоматизации "Союзтехноприбор"
Priority date: 1980-12-15
Filing date: 1980-12-15
Publication date: 1983-04-07

Abstract

. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК КООРДИНАТОГРАФА, содержащий последовательно расположенные источник света, индикаторный диск, измерительный диск и фотоприемник, индикаторный и измерительный диски расположены соосно один относительно другого, отличающийс тем, что, с целью повышени разрешающей способности фотоэлектрического датчика координатографа, в него введены кронштейн, первый и второй шкивы, источник света установлен на индикаторном диске, фотоприемник установлен на кронштейне, который укреплен на И11дикаторном диске, первый и второй шкивы жестко соединены с измерительным и ин дикаторным дисками, которые установлены в центре горизонташьпой направл ющей и на траверсе координатографа . J е. PHOTOELECTRIC COORDINATOGRAPH SENSOR containing successively located light source, indicator disc, measuring disk and photoreceiver, indicator and measuring discs are aligned with each other, characterized in that, in order to increase the resolution of the photoelectric sensor of the coordinator, it has the bracket, the first and the second pulleys, the light source is installed on the indicator disk, the photodetector is installed on the bracket, which is mounted on the I11-dial disk, the first and the second pulleys are rigidly connected to the measuring and indicator discs, which are installed in the center of the horizontal guide and on the traverse of the coordinate system. J e

Description

Изобретение относитс к устройсвам дл кодировани графической информации в пр моугольной системе координат, а также к датчикам линейных (или угловых) перемещений, используемых в выше названных прибрах .The invention relates to devices for encoding graphic information in a rectangular coordinate system, as well as to sensors of linear (or angular) movements used in the above mentioned devices.

Известны фотоэлектрические преобразователи угловых перемещений вала в число импульсов, содержащие измерительный и индикаторный растровые диски, осветитель и фотоприемник Г1.Known photoelectric transducers of the angular displacement of the shaft in the number of pulses containing the measuring and indicator raster disks, the illuminator and the photodetector G1.

Точность отсчета зависит от числа прорезей (рисок), нанесенных на измерительный диск датчика положени и от кинематической передачи датчик-визир. Возможность .современной технологии нанесени прорезей и рисок ограничена. Так, например , система фотоэлектрическа ВЕ-106 производственного объединени ЛЭМЗ г. Ленинград дает 1024 импульса на один оборот диска или 100 мкм на импульс.The accuracy of the reference depends on the number of slots (scratches) applied to the measuring disk of the position sensor and on the kinematic transmission of the sensor-sighting device. The possibility of modern technology for applying slots and scratches is limited. For example, the photoelectric system BE-106 of the production association LEMZ of Leningrad gives 1024 pulses per disc revolution or 100 µm per pulse.

Данна величина 100 мкм/имп, при современных требовани х, предъ вл емых к кодированию графической информации, не приемлема.This value of 100 µm / pulse, with current requirements for encoding graphic information, is not acceptable.

E aибoлee близким техническим решением к предлагаемому вл етс фотоэлектрический датчик, содержащий два диска - измерительный и индикаторный, которые св заны между собой с помощью механической передачи в виде черв чного редуктора , вариатор, а также систему регулировки передаточного отношени .E the closest technical solution to the present invention is a photoelectric sensor containing two disks, measuring and indicator, which are interconnected by means of a mechanical gear in the form of a worm gear, a variator, and a gear ratio control system.

Дл регулировани угловой цены одного импульса механическа передача регулируетс так,, что диски вращаютс в противоположных направлени х . Датчик содержит, как и все известные фотоэлектрические системы неподвижно закрепленные по обе стороны обоих дисков источник света и фотоприемник.To adjust the angular price of a single pulse, the mechanical transmission is adjusted so that the discs rotate in opposite directions. The sensor contains, like all known photovoltaic systems, a fixed light source and a photodetector fixed on both sides of both disks.

. Используемый дл измерени угловой дены импульса вариатор включает винт с руко ткой, вилку, ролик/ контактирующий с торцовой поверхностью диска вариатора, черв чное колесо и черв чную шестерню 21.. The variator used for measuring the angular momentum of the pulse includes a screw with a handle, a fork, a roller / in contact with the end surface of the variator disk, a worm wheel and a worm gear 21.

Совершенно очевидно, что погрешностина изготовление всех выше перечисленных элементов, а также люфты и зазоры в конечном итоге дадут возможность регулировани положени прорезей, нахож щихс на измерительном диске, в пределах одного миллиметра- , а то и более. Напомним, что высокоточные измерительные диски фотоэлектрических датчиков перемещений имеют очень малую величину цены импульса (до 20 мкм/имп). Поэтму применение таких вариаторов дл приборов типа Графодат-И не представл етс возможным, так как ,дискрет шага импульса на пор док меньше дискрета регулировки вариатора.It is obvious that the error in the manufacture of all the above elements, as well as the backlash and clearances will ultimately make it possible to adjust the position of the slots located on the measuring disk, within one millimeter, or even more. Recall that high-precision measuring discs of photoelectric displacement sensors have a very small value of the price of the pulse (up to 20 microns / pulse). Therefore, the use of such variators for Grafodat-I type instruments is not possible, since the discrete step of the pulse is an order of magnitude smaller than the variable of the variator adjustment.

Цель изобретени - повьпиение разрешающей способности фотоэлектрического датчика без увеличени его габаритов за счет увеличени числа импульсов на единицу углового перемещени измерительного диска.The purpose of the invention is to increase the resolution of the photoelectric sensor without increasing its size by increasing the number of pulses per unit of angular displacement of the measuring disk.

Поставленна цель достигаетс тем, что в фотоэлектрический датчик координатографа, содержащий последовательно расположенные источник -света, индикаторный диск, измерительный диск и фотоприемник, индикаторный и измерительный диски расположены соосно один относительно другого, введены кронштейн, первый и второй шкивы, источник света установлен на индикаторном диске, фотоприёмник установлен на кронштейне , который укреплен на индикаторном диске, первый и второй шкивы жестко соединены с измерительным и индикаторным дисками, которые установлены в центре горизонтальной направл ющей и на траверсе координатографа .The goal is achieved by the fact that a photoelectric sensor of the coordinator, containing successively located light source, indicator disc, measuring disk and photodetector, indicator and measuring discs are aligned with each other, the bracket, the first and second pulleys are inserted, the light source is installed on the indicator disc The photoreceiver is mounted on a bracket that is fixed on the indicator disk, the first and second pulleys are rigidly connected to the measuring and indicator disks, which It becomes horizontal at the center of the guideway and on a traverse plotter.

На фиг. 1 изображен координатограф (без планшета). общий вид; на фиг. 2 схематически показан фотоэлектрический датчик углового положени (например, по оси X), разрез; на фиг. 3 - траверса с креплением оптического визира с кинематическими ветв ми траверсы координатографа по оси У (шкивы и диски условно показаны одного диаметра ) , разрез..FIG. 1 shows a coordinate recorder (without a tablet). general form; in fig. 2 schematically shows a photoelectric sensor of the angular position (for example, along the X axis), a section; in fig. 3 - traverse with mounting of the optical sight with kinematic branches of the traverse of the coordinate system along the Y axis (pulleys and disks are conventionally shown of the same diameter), section.

Координатограф (фиг. 1) содержит домкрат с .U-образным лонжерономCoordinator (Fig. 1) contains a jack with a .U-shaped spar

1, горизонтальную направл ющую 2, две вертикальные балки 3, перпендикул рные направл ющей 2, гибкие верхнее и нижнее кинематические звень . 4 и 5, охватывающие ролики 6, шкив 7 и фотоэлектрический датчик 8 положени пО оси X, расположенный по центру планшета, фотоэлектрический датчик 9 положени по оси У, траверса 10 снабжена оптическим визирогО 11 и фотоэлектрическим датчиком 9 положени по оси У. Верхнее и нижнее кинематические звень 4 и 5 скреплены с траверсой 10 в точках 12 и 13.1, a horizontal guide 2, two vertical beams 3, perpendicular to the guide 2, flexible upper and lower kinematic links. 4 and 5, covering the rollers 6, the pulley 7 and the photoelectric sensor 8 position X on the axis X, located in the center of the plate, the photoelectric sensor 9 position on the axis Y, the yoke 10 is equipped with an optical sighting device 11 and the photoelectric sensor 9 position on the axis Y. Top and bottom kinematic links 4 and 5 are fastened to the crosspiece 10 at points 12 and 13.

Фотоэлектрический датчик 8 (как по оси X, так и по оси У) представл ет из себ фотоэлектрический преобразователь перемещений вала в число импульсов. Каждый датчик содержит два подвижных соосных диска измерительный 14 и индикаторный 15 (фиг. 2), жестко насаженных на шкивы 7, охватываемые кинематическими звень ми 4 и 5. К подвижному индикаторному диску 15 прикреплен кронштейн 16, на котором наход тс источник 17 света и фотоприемник 18.The photoelectric sensor 8 (both on the X axis and on the Y axis) is a photoelectric converter for moving the shaft into a number of pulses. Each sensor contains two movable coaxial measuring disks 14 and indicator 15 (Fig. 2) rigidly mounted on pulleys 7, covered by kinematic links 4 and 5. A bracket 16 is attached to the movable indicator disk 15, on which are the source 17 of light and the photodetector 18.

Причем оба диска 14 и 15 наход тс на отрезке пр мой, соедин ющей источник 17 света и фотеприемник 18. На торцовой плоскости диска 14 нанесена система прорезей или рисок с одинаковым шагом (не показано). Оптический визир 11 (фиг. 3) выполнен из корпуса, внутри которого расположена оптическа линза 19. Корпус визира скреплен .:справа с первой кинематической ветвью 20 в точках 21, а слева с второй кинематической ветвью 22 в точках 23. Обе ветви 20 и 22 расположены на траверсе 10 и охватывают шкивы дисков фотоэлектрического датчика 9, фиксирующего йеремещение визира по оси У.Moreover, both disks 14 and 15 are located on a straight line connecting the source 17 of the light and the photo receiver 18. On the end plane of the disk 14 there is a system of cuts or scratches with the same pitch (not shown). The optical reticle 11 (Fig. 3) is made of a body inside which an optical lens 19 is located. The reticle of the viewfinder is fastened: to the right with the first kinematic branch 20 at points 21, and to the left with the second kinematic branch 22 at points 23. Both branches 20 and 22 are located on the traverse 10 and cover the pulleys of the disks of the photoelectric sensor 9, which fixes the displacement of the reticle along the Y axis

При работе оператор перемещает траверсу 10 над плбскостью планшета координатографа, например, вправо. При этом верхнее кинематическое звено 4, скрепленное с траверсой 10 в точке 12, вращает измерительный диск 14 датчика положени по оси X по часовой стрел.ке. Нижнее кинематическое звено 3, скрепленное с траверсой 10 в точке 13, вращает индикаторный диск 15 против часовой стрелки.During operation, the operator moves the yoke 10 over the plfost of the tablet of the coordinate system, for example, to the right. In this case, the upper kinematic link 4, fastened to the crosspiece 10 at point 12, rotates the measuring disk 14 of the position sensor along the axis X clockwise. The lower kinematic link 3, fastened to the crosspiece 10 at point 13, rotates the indicator disk 15 counterclockwise.

Так. как точки 12 и 13, в которых верхн 4 и нижн 5 кинематические звень скреплены с траверсой, перемещаютс с одной скоростью, то шкивы 7 дисков 14 и 15, имеющие один и ТОТ же диаметр, имеют равные угловые скорости вр 4щени , но противоположного направлеци . Фотоприемник 18, представл ющий из себ , например, фотодиод, 1%нерирует такое число импульсов, которое равно удвоенному числу прорезей или рисок, нанесенных на диск 14.So. As points 12 and 13, in which the top 4 and bottom 5 kinematic links are connected with a crosspiece, move at the same speed, the pulleys 7 of the disks 14 and 15, having the same diameter and the same diameter, have equal angular velocities of the same width but opposite direction. A photodetector 18, of itself, for example, a photodiode, 1% does not irradiate such a number of pulses, which is equal to twice the number of slots or scratches applied to the disk 14.

При перемещении оптического визира по оси у (при движении его, например , вверх) кинематическа ветвь 20 траверсы 10 вращает индикаторный диск датчика 9 положени визира относительно , оси У против часовой стрелки, а кинематическа ветвь 2iвращает измерительный диск 14 по часовой стрелке. Фотодиод (фотоприемник ) генерирует такое число импульсов , которое равно удвоенному числу прорезей или рисок, наход щихс на измерительном диске 14. Импульсный счетчик зафиксирует также удвоенное число импульсов (этоWhen the optical reticle is moved along the y axis (when it is moving, for example, up), the kinematic branch 20 of the crosshead 10 rotates the indicator disk of the viewer position 9 relative to the axis Y counterclockwise, and the kinematic branch 2i turns the measuring disk 14 clockwise. A photodiode (photodetector) generates a number of pulses that is equal to twice the number of slots or scratches on the measuring disk 14. A pulsed counter will also record a double number of pulses (this

происходит вследствие вст-речногоoccurs due to river

движени диска 14 и фотоприемника 18).movement of the disk 14 and the photodetector 18).

Центральное (по центру т жести nj аншета) расположение датчика положени по оси X позвол ет значительно увеличить диаметр измерительного диска, а следовательно, и точность показаний датчика положени по оси X. Кроме того, центральное размещение датчика углового положени повышает надежность работы прибора в целом, так как обеспечи .вает меньшую вибрацию, а следовательно , и меньшее проскальзывание упругих звеньев относительно шкиВОВ , которые ими охвачены, чтоThe central (center of gravity nj of the array) position of the position sensor along the X axis allows a significant increase in the diameter of the measuring disk, and hence the accuracy of the position sensor readings along the X axis. In addition, the central positioning of the angle position sensor increases the reliability of the instrument as a whole, since it provides less vibration and, consequently, less slippage of elastic links relative to the pulleys, which they embrace,

уменьшает ошибку в показани х призора .reduces the error in the readings of the prize.

Другой особенностью предлагаемого изобретени вл етс тот факт, Что Another feature of the present invention is the fact that

30 исчезает одна из ошибок в показани х по оси X, св занна с радиальньм люфтс всей траверсы относительно ее центра т жести (такой люфт всегда имеет место в подшипниках, по которым перемещаетс траверса по.направл кадей ). Ошибка исчезнет вследствиё того, что при такс люфте изменени угловых скоростей вращени дисков 14 и 15 имеют противоположный знак, а следовательно, они ко пенсируютс .30 one of the errors in the readings along the X axis disappears, which is connected with the radial backlash of the entire crosshead relative to its center of gravity (such a backlash always takes place in the bearings along which the crosshead moves along the cadire direction). The error disappears due to the fact that, when the backlash rate changes, the angular velocities of rotation of the disks 14 and 15 are of the opposite sign, and therefore they are compensated.

Teicникo-экoнoмичecкaй эффективность от использовани изобретени обусловлена еро техническими особенност ми.The efficiency of the use of the invention is due to its technical features.

.fS 17.fS 17

СWITH

2f f92f f9

г Гyy

2ff2ff

Ч. H.

./, ,7./, 7

Claims

. A PHOTOELECTRIC COORDINATOGRAPH SENSOR containing a sequentially located light source, an indicator disk, a measuring disk and a photodetector, an indicator and measuring disks are arranged coaxially with respect to each other, characterized in that, in order to increase * the resolution of the photoelectric sensor of the coordinate device, a bracket is inserted into it, the first and second pulleys, the light source is mounted on the indicator disk, the photodetector is mounted on an arm that is mounted on the indicator disk, the first and second pulleys rigidly connected to the measuring and yn * dikatornym discs, which are mounted in the center of the horizontal guide and the traverse plotter.