SU1208476A1 - Способ измерени перемещений - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  контрол  линейных или угловых перемещений рабочих органов измерительных приборов, координат- но-измерительных машин, прецизионных станков и устройств активного контрол .

Цель изобретени  - повышение . точности измерений.

На чертеже представлена схема устройства дл  реализации способа измерени  перемещений.

Устройство содержит излучатель 1 с коллимирующей линзой 2, неподвижную индикаторную растровую или , дифракционную решетку 3, измерительную растровую или дифракционную решетку 4, жестко св занную с перемщающимс  объектом, два фотоприемни- ка 5 и 6, расположенные за сопр женными решетками 3 и 4 и установленны со сдвигом на четверть периода пол  световых полос, дифференциальный усилитель 7, реверсивный счетчик 8, блок 9 анализа скорости перемещени  блок 10 управлени , два адаптивных полосовых фильтра 11 и 12 и дискриминатор 13 направлени , выходы фотоприемников 5 и 6 подключены к входам дифференциального усилител  7, выход которого св зан с входами реверсивного счетчика 8 и блока 9 ана лиза скорости перемещени , к выходу которого подсоединен вход блока 10 управлени . К тем же выходам фот приемников 5 и 6 подключены информационные входы адаптивных полосовых фильтров II и 12, управл ющие входы которых св заны с соответствующими выходами блока 10 управле- ПИЯ 5 а выходы фильтров 11 и 12 подсоединены к дискриминатору 13 направлени , выход которого подключен к управл ющему входу реверсиного счетчика 8, Выход реверсивного счетчика 8  вл етс  выходом устройства ,

Способ заключаетс  в следующем.

Дл  измерени  линейных перемещений формируют световой пучок и направл ют его на систему сопр женных растровьк или дифракционных решеток. Получают на выходе сопр жени  пространственно-периодическое поле комбинационных световых полос. При перемещении одной из решеток по отношению к другой полосы движутс , причем величина и направление пере

мещени  решетки, жестко св занной с контролируемым объектом, однозначно определ ют число периодов световых полосJ прошедших в поле, и направление их движени .

Изменение положени  полос преобразуют при помощи двух фотоприемников , расположенных в периодическом поле на рассто нии, равном четверти периода полос, в два квадратурных электрических сигнала:

U -Asinu)(); ()4(Qi),

где А

- амплитуда информационных .сигналов ;

- частота информационных сигналов; Н) - адаптивна  помеха, св занна 

с изменением контрастности световых полос, вызванньм случайными флуктуаци ми коэффициента пропускани  или дифракционной эффективности решеток (при работ.е в дифракционных пор дках ньше нулевого); SJ - среднестатическа  частота

помех.

При этом амплитуды полезного сигнала и помехи соизмеримы, а частота информационного сигнала, как правило (по технологическим причинам 5 значительно превьш1ает частоту помехи.

Дл  определени  величины перемещени  вычитают один квадратурный сигнал из другого и подсчитывают число периодов разностного сигнала.

dU -Uj- Ay2 cos(uJt+). 21

Одновременно провод т раз деление первоначальных квадратурных сигналов (l) по частоте путем адаптивной фильтрации каждого из них. Управление процессом адаптивной фильтрации проводитс  на основе анализа скорости перемещени , характеризуемой частотой полученного разностного сигнала (2).

В результате этих операций получают два преобразованных сигнала с существенно ослабленными компонентами помехи.

U, --A sihLJt -1f (и);

Т

(.3)

и;--АЧ1и() + 7КЙ)

где 2 - коэффициент фильтрации.

По знаку разности фаз преобразованных сигнапов (3) определ ют направление перемещени .

Способ реализуетс  с помощью предлагаемого устройства следующим образом.

Величину перемещени  определ ют по числу периодов сигнала на выходе дифференциального усилител  7 описьшаемого соотношение 2) . Эту операцию производ т с помощью реверсивного счетчика 8.

Одновременно производ т разделение по частоте каждого из сигналов (1) при пом ощи адаптивных фильт ров 11 и 12 и вьщел ют составл ющие сигналов с частотой, равной час тоте сигнала (2). Эта операци  производитс  за счет перестройки полосы пропускани  фильтров 11 и 12 путем управлени  ими воздействием, поступающим с выхода блока 10 управ лени  и основанным на результате анализа скорости перемещени  бло1208476 - 4

ком 9. Частота разностного сигнала на выходе дифференциального усилител  7 св зана со скоростью перемещени  зависимостью:

u)riTfили

u)2)r| (4)

- dгде Y и J - скорость перемещени  и посто нна  растра дл  линейных перемещений, соотвтетственно; 0 ио - то же, дл  угловых перемещений .

Сигналы на выходах адаптивных фильтров 11 и 12, описьтаемые соотношением C3i, позвол ют определить направление перемещени  по знаку разности их фаз, что к вьшолн ет дискриминатор 13 направлени , управл ющий реверсом счетчика 8, выход которого  вл етс  выходом устройства.

Claims (1)

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, заключающийся в оптическом пре образовании величины и направления перемещения в изменение положения пространственно-периодического поля световых полос и фотоэлектрическом преобразовании этого изменения в два квадратурных сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, определяют величину перемещения по числу периодов разностного сигнала,полученного путем вычитания одного квадратурного сигнала из другого, одновременно каждый из квадратурных сигналов разделяют по частоте, выделяют составляющие с частотой, равной частоте разностного сигнала, и определяют направление перемещения по знаку разности фаз этих сигналов.