SU1442833A1 - Двухкоординатный оптический преобразователь перемещени в напр жение - Google Patents
Двухкоординатный оптический преобразователь перемещени в напр жение Download PDFInfo
- Publication number
- SU1442833A1 SU1442833A1 SU874182322A SU4182322A SU1442833A1 SU 1442833 A1 SU1442833 A1 SU 1442833A1 SU 874182322 A SU874182322 A SU 874182322A SU 4182322 A SU4182322 A SU 4182322A SU 1442833 A1 SU1442833 A1 SU 1442833A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- inputs
- trigger
- input
- analyzer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к информационно-измерительной и вычислительной технике. Целью изобретени вл етс повышение точности и быстродействи за счет исключени вли ни погрешностей от механической фиксации напр жени и колебаний анализатора. В устройство введены усилитель-ограничитель 7, три формировател 8 - 10, три триггера 11 - 13, два элемента И 14 и 15, два триггера 16 и 17, источник эталонного нагф жени , четь1ре ключа 19 - 22, два интегратора 23 и 24, две схемы 25 и 26 выборки-хранени и две катушки 27. При этом анализатор 3 выполнен в виде непрозрачной кольцевой ленты, вращающейс в плоскости измерени перемещений, . лента разбита на четьфе равных сектора , два из которых вл ютс полностью непрозрачными, а в каждом из оставшихс двух секторов имеютс пр ма и § наклонна щели, причем пр ма щель расположена вдоль оси Y и перпендикул рна направлению движени ленты, а наклонна составл ет с пр мой щелью угол 45 ,при этом длины обеих щелей t: сл с
Description
Од
ы
9u,z, 1
выбраны так, что чувствительна зона формировател 5 начала отсчета пересекаетс только пр мой щелью, причем непрозрачные сектора чередуютс с щелевыми. Фотоприемник 4 представл ет собой плоскую пластину, на которую
Изобретение относитс к информационно-измерительной и вычислительной технике и может быть использовано , в частности, дл оперативного контрол сварочных перемещений и деформаций широкого класса изделий в
процессе сварки. I
Цель изобретени - повышение точности и быстродействи за счет ис- ключени вли ни погрешностей от механической фиксации напр жени и колебани анализатора,
На фиг.1 изображена схема двух- координа тного оптического преобразо- вател перемещений в напр жение; на фиг,2 - конструкци анализатора с катушками, установка формировател начала отсчета и фотоприемника относительно ленты анализатора;на фиг.З выполнение ленты анализатора; на фиг.4 - способ компенсации погрешности от эффективного радиуса опорного луча в плоскости анализатора; на фиг,5 - временные диаграммы работы преобразовател .
Преобразователь содержит излуча- -тель 1, коллиматор 2, анализатор 3, фотоприемник 4, формирователь 5 начала отсчета, двигатель 6, усилитель- ограничитель 7, формирователи 8 - 10, триггеры 11 - 13, элементы И 14 и 15 триггеры 16 и 17, источник 18 эталонного напр жени , ключи 19 - 22,
интеграторы 23 и 24., схемы 25 и 26
35
выборки-хранени и катушки 27 анализатора .
Излучатель 1 через коллиматор 2 и анализатор 3 оптически св зан с фотоприемником 4. При этом анализатор Q 3 имеет оптическую св зь с формирователем 5 начала отсчета и мехайическую с двигателем 6„.Выход фотоприемника
нанесен фоточувствительный слой, причем размеры пластинь определ ютс размерами сектора анализатора, которые , в свою очередь, определ ютс диапазоном измер емых перемещений. 5 ил.
4 соединен с входом усилител -ограничител 7, выход которого подключен к входу формировател 10, первому входу элемента И 14 и первому входу элемента И 15, причем выход формировател 10 соединен с входом сброса триггера 13, Выход формировател 5 начала отсчета соединен с входами формирователей 8 и 9, причем выход формировател 8 соединен с входом установки триггера 11, а выход формировател 9 - с входами установки триггеров 12 и 13, а-также с входами стробировани схем 25 и 26 выборки- хранени . Пр мой выход триггера 13 подключен к второму входу элемента И 14, а инверсный выход триггера 13 - к второму входу элемента И 15, пр мой выход которого соединен с входом, сброса триггера 16, а инверсный выход - с входом сброса триггера 17, выход которого подключен к управл ющему входу ключа 22,
Пр мой выход элемента И 14 подключен к входу сброса триггера 12 и к входу установки триггера 16, а инверсный выход - к входу сброса триггера 11 и к входу установки триггера 17, При этом выходы триггеров 11, 12 и 16 соединены с управл ющими входами ключей 19 - 21 соответственно, входы которых вместе с входом ключа 22 соединены с выходами источника 18 эталонного напр жени . Выходы ключей 19 и 20 соединены с первым и вторым входами интеграторов 23, а выходы ключей 21 и 22 - с первым и вторым входами интегратора 24, причем входы схем 25 и 26 выборки-хранени .соединены с выходами интеграторов 23 и 24 соответственно. Выход схемы 25 выборки-хранени подключен к третьему
14Д2833
служит выходом 1 в точке А схемы 26 вын к третьему выхоXj и Y; (фиг одного секто g кости измере ваютс два и ности Тда t п соответству луча с пр мо
дом иа устройства.
Анализатор 3 выполнен в виде на- прозрачной кольцевой ленты, вращающейс в плоскости измерени перемещений при помощи двух катушек 27, одна ю а второй импульс Тц - пересечению из которых вл етс ведущей и механи- опорного луча с наклонной щелью 29
; С ИСКОМЫМИ координата Xj и Y; (фиг.З), Во врем проходе одного сектора анализатора 3 в пло g кости измерени перемещений выраба ваютс два импульса в последоватал ности Тда t причем первый импульс Т соответствует пересечению опорного луча с пр мой щелью 28 аналз -.затора
чески св зана с двигат елем 6. Лента разбита на четыре равных сектора, два из которых вл ютс полностью непрозрачными, а в каждом из оставшихс двух секторов имеютс пр ма 28 и наклонна 29 прозрачные шели. Пр ма щель 28 расположена вдоль оси и перпендикул рна направлению движени анализатора 3, а наклонна щель 29 исходит из одного из концов пр мой щели 28 и составл ет с ней угол 45 , при этом длины щелей 28 и 29 выбраны так, что чувствительна зона формировател 5 начала отсчета пересекаетс только пр мой щелью 28, причем непрозрачные сектора чередуют- с с секторами, имеющими щели 28 и 29.
Фотоприемник 4 представл ет собой плоскую пластину, на которую нанесен фоточувствительный слой.
Преобразователь работает следующим образом.
Излучатель 1, в качестве которого может быть использован гелий-неоновый лазер, с закрепленным на нем коллиматором 2 устанавливаетс на кеподвил; (фиг.З и 5). При этом длительность интервала времени Т равна
Т X, /V..(
15 Поскольку щель 29 анализатора 3 наклонена к щели 28 под углом if 4 то изменение координаты Y лазерног луча на плоскости анализатора 3 ра но изменению координаты X ().
20 Поэтому длительность интервала вре мени Т,
(2
ц равна
Ту Y;/V. При этом скорость V перемещени
анализатора 3 может быть определен 25 как
V Lo/Ty,(3
где LO - базова длина (фиг.З);
Тц - период следовани импульс
40
(фиг. 40.
30
35
Из выражений (1) - (3) получают
,Тг,/Тц,(4
.Ь„Ту/Тц.(5
Таким образом, из уравнений (4) и (5) видно, что задача измерени ординат Х; и контролируемой точ объекта сводитс к задаче измерени интервалов времени Т и Tij. При эт длительность и;- пульсов Т| и Т (фи
Таким образом, из уравнений (4) и (5) видно, что задача измерени координат Х; и контролируемой точки объекта сводитс к задаче измерени интервалов времени Т и Tij. При этом, длительность и;- пульсов Т| и Т (фиг.4
ной базовой оснастке и используетс
дл задани опорного базового направ- 40 и 5) содержит дополнительные компо лени . Анализатор 3 и св занные с - ненты ЛС, и t, обусловленные ко- ним фотоприемник 4, формирователь 5 нечным эффективным радиусом.г опорно- начала отсчета, двигатель б и катушки го луча в плоскости анализатора 3, 27 располол ены в контролируемой точ- Эти дополнительные компоненты вл - ке объекта. Двигатель 6 через 45 ютс источниками методической погреш- ки 27 приводит в движение анализа- ности преобразовател , поэтому ик
необходимо скомпенсировать. Эффективный радиус опорного луча г - рассто ние от центра сечени луча до точки, отсчета вырабатываетс последователь- QQ интенсивность излучени в которой ность импульсов начала отсчета Т равна порогу срабатывани фотоприем- (фиг.5), возникающих при пересечении оси формировател 5 начала отсчета пр мой щелью 28, а на выходе фотоприемника 4 после усилител -ограничи- тел 7 вырабатываетс последовательтор 3. При движении анализатора 3 вправо Сфиг.-) с линейной скоростью V на выходе формировател 5 начала
ника 4.
Длительность импульсов 1 .. д. определ етс выражени ми (фиг.5)
и Т,
С С-п о
10
+2 л-;
cr,+2A D2, При этом интервалы времени между передним фронтом Тцд и передним фронтом Тп. а также между передним фронность импульсов , возникающих при пересечении пр мой 28 и наклонной 29 щел ми анализатора 3 луча излучател
а второй импульс Тц - пересечению опорного луча с наклонной щелью 29
; С ИСКОМЫМИ координатами Xj и Y; (фиг.З), Во врем проходе одного сектора анализатора 3 в плос- кости измерени перемещений вырабатываютс два импульса в последоватал ь ности Тда t причем первый импульс Тр соответствует пересечению опорного луча с пр мой щелью 28 аналз -.затора 3;
(фиг.З и 5). При этом длительность интервала времени Т равна
Т X, /V..(1)
Поскольку щель 29 анализатора 3 наклонена к щели 28 под углом if 45 , то изменение координаты Y лазерного луча на плоскости анализатора 3 равно изменению координаты X ().
Поэтому длительность интервала времени Т,
(2)
ц равна
Ту Y;/V. При этом скорость V перемещени
анализатора 3 может быть определена как
V Lo/Ty,(3)
где LO - базова длина (фиг.З);
Тц - период следовани импульсов
40
(фиг. 40.
30
Из выражений (1) - (3) получают
,Тг,/Тц,(4)
.Ь„Ту/Тц.(5)
Таким образом, из уравнений (4) и (5) видно, что задача измерени координат Х; и контролируемой точки объекта сводитс к задаче измерени интервалов времени Т и Tij. При этом, длительность и;- пульсов Т| и Т (фиг.4
и 5) содержит дополнительные компо ненты ЛС, и t, обусловленные ко- нечным эффективным радиусом.г опорно- го луча в плоскости анализатора 3, Эти дополнительные компоненты вл - ютс источниками методической погреш- ности преобразовател , поэтому ик
необходимо скомпенсировать. Эффективный радиус опорного луча г - рассто ние от центра сечени луча до точки, интенсивность излучени в которой равна порогу срабатывани фотоприем-
ника 4.
Длительность импульсов 1 .. д. определ етс выражени ми (фиг.5)
и Т,
С С-п о
10
+2 л-;
cr,+2A D2, При этом интервалы времени между передним фронтом Тцд и передним фронтом Тп. а также между передним фронп
том Tj, и передним фронтом ственно равны
т;,т,&с,,
Т, | Тц + ii t, а С . ,
Д.Г НГС| i J - Ч
фронтон .4 1 с
также е -
НШ-л dp JrUO JJ т : t
Ii-
Ci Л-Ц --b
и (7/5 Получаю
-n. , т- , -1 II I .-,
J-.i; ,( -S T r T -- T - I
Ц
Таким o6pa3OMj HS зыра
BJ-эдно 3 что rioi pesjiHfjc г:
тервалов времени TV, и Tn не заБисшот эффективкого рп пиусг i
ОПОрЕОХЧ; луча в Г;ЛОС:;:ОС-Г1: ;uajv;,i.;; ---ro
т-. „ о Ua . - li шлютс при nc iOLiHJ грИглч.,,. :.в к /,
которые устаиазлмиаю Я ;;;i уо .-адчеку н переднему фронта;-; лылуллсов Т,,. , а сбрасываютс по заднему и переднему фронтаи Hivniyjibc.jjs Т., соотБетатБаг но (при помощи wopiMKpoEavyjiH З, триггера 13 и с г;:-;ы К 14 Аналогично интервалы времени Т ц к Гц ч:о,::лкру готс триггералш 5 к , кото:. ус-- тана лизаютсл по , :. ;:.Г;;:,;у к v-.j-;н:,-у- фронтам импульсов / , а сСп:ч - --;::.:-,:i -:.;; по иеред ему и :-,rUi:;:.o:-iy :,Ь|,ог ан ;-;г:-ПУЛЬСОЗ Т.. СООТЗе1 СГЛОКНО (при ООКО;Ц
формироватал ; 10, тркггеро ; З :; aj-,.-r-- мента И 15)„ ЦепЬэ состо ща кз формировател 1,0, триггера 13 и зленеи- тов И 14 и 15s пр-зднайначана дл се- лекции иг y Lf-or , j. .-(-- -- 28 и ha r т о 2 ( 3 coo е ,f 1 I
г, - 1- Ъi ,
ражен11л - о - J к I И , 1
при И.л 11 -(
ТИВНО1 i
вид
,, .. LO Т14-Т, ,,..,,
- 2 -г, - - г-1 (
V , G - ; -- -;-,..
у. „..,.. ..„„.„.„,...,.,...
rj
- Зависимости C9j и lUO .iii-iSyioTCK каналаГ Ш форми-р-Олййнк.;: коорди сГ - Х -; У предлагаете-л о ус poicTBOj Кана.;1 фор-- мироваии коирдиг й i;fi 7. иост,;:.::;: ./т источника i эталоьис1 О йапр йк;;:л ,
33 ,6
ключей 15 и 20, интегратора 23 и схемы 25 выборки-хранени , В каждом цикле работы какала осуществл етс интегрирование интегратором.23 выходного напр жени +Ед источника эталонного напр жени в течение интервалов времени Т и Ту через ключи 19 и 20 соответственно5 выборка выходного 1а.;р ;кеки интегратора 23 схемой 25 выоорк -:.-хранени в момент времени Тп, coo j еетствз ющий переднему фронту импульса Тццд а так :- 7тегрирование иктегрйтором 23 выхсл,1-.ого напр жени Ibi схемы 25 выборки-хранени за вре- { т, -,
Еслл л еред началом преобразовани напр жение ка зыкоде схемы 25 выбор- кМ -;кранени равно и„, то после первого мккла это напр жение равно
TJ :j2S:2.r.)+U 1 -
- i1Л - Х - X - и , I„ , I
R1C J
feoiS -т J. .ТТ П,
- R2C - Q
(11)
Г11 i R2 - сопротивлени интегратора 23 по соответствующим вкодам;
С - емкость интегратора 23j К . - коэффициент передачи схемы 25 выборки-хранени Лнглогкчно, посла цикла ийцг | г--;- ) «Q. 02)
Зь;ра:,ение (12) состоит из двух частей, геометрической прогрессии, скод н:.ей:с при условии 1 и убы- ваюцого при этом т.е условии члена U,jQ , Копользук форм: лу дл суммы членов .Ci- етрической прогрессии
.f О- но
/LQ
1-@
:;тан;;:,-;-;вп;емс режргме ().
л .- -, „.v, М
xTr: n--oR2 т,.
(13)
Такт-:м образом,; если выбирают
то напр жение на выходе схемы 25 зыборки-хранеии пропорционально декартовой координате X контролируемой точки объекта,
/шалогичным образом работает ка- Haji ФоргчИроБани координаты У, сое71442833
о щий из источника 1& эталонного апр жени , ключей 21 и 22, интеграора 24 и схемы 26 выборки-хранени . установившемс режиме напр жение а выходе схемы 26 выборки-хранени предел етс выражением «
R1 Тч+Tv
(14)
ми ва тр хо пе вх а че тр тр тр эл ли пе кл да пр кл тр тр эл ки пе го са ег п ло эл ко вт ро вх к а те ег вы пе вх хо пе че то ва хр вт до вы во пр ме дв п н л н
где
., R1 LO OR2 Т напр жение Uj пропорционально декартовой координате У контролируемой точки объекта.
Число циклов п, необходимое дл достижени заданной относительной погрешности преобразовани V, определ етс из вьфалени
In
ru«
U«,-UH
InlQl-H, (15)
где INT - цела часть числа;
V - установившеес значение
напр жени .
Дл погрешности преобразовани ,1% реально достижимое число циклов , а теоретически (при ) результат преобразовани получаетс
, KoTv) за один цикл. Поскольку - 5Тг
то параметры интеграторов 23 и 24, вли ющие на показатель сходимости Q, выбираютс одинаковыми (R1 и С) дл устранени неоднозначности при полу- чении результата измерени по обоим каналам.
Claims (1)
- Формула изобретениДвухкоординатный оптический преобразователь перемещени в напр жение , содержащий излучатель и последовательно размещенные на оптической оси излучател коллиматор, анализа- тор и фотоприемник, формирователь начала отсчета, двигатель, механически св занный с анализатором, и блок обработки сигнала, отличаю - щ и и с тем, что, с целью повьше- ни точности и быстродействи , блок обработки сигнала выполнен в виде усилител -ограничител , св занного с фотоприемником, трех формирогате- лей, п ти триггеров, двух элементов И, источника эталонного напр жени , двух интеграторов, двух схем выборки хранени и четырех электронных ключей , к входам первого и второго фор1015202535304045 - 5055мирователей подключен выход формировател начала отсчета, а к входу третьего формировател подключен выход усилител -ограничител , выход первого формировател подключен к входу установки первого триггера, а выход второго формировател подключен к входам установки второго и третьего триггеров, к входу сброса третьего триггера подключен выход третьего формировател , первые входы элементов И подключены к выходу усилител -ограничител , а вторые входы первого и второго элементов И подключены к пр мому и инверсному выходам третьего триггера соответственно, пр мой выход первого элемента И подключен к входу установки четвертох о триггера и входу сброса второго триггера, а инверсный выход первого элемента И подключен к входу установки п того триггера и входу сброса первого триггера, пр мой выход второго элемента И подключен к входу сброса четвертого триггера, инверсный его Ийход подключен к входу сброса п того триггера, выход источника эталонного напр } ени подключен к входам электронных ключей, управл ющие входы которых подключены к выходам первого, второго, четвертого и п того триггеров соответственно, первый и второй входы первого интегратора подключены к входу первого и второго ключей, а первый и второй входы второго интегратора подключены к выходам третьего и четвертого ключей, входы схем выборки-хранени подключены к выходам первого и второго интеграторов, а входы стробировани подключены к вы ходу второго формировател , выход первой схемы выборки-хранени подключен к третьему входу первого интегратора и вл етс выходом U,- преобразовател , а выход второй схемы выборки- хранени подключен к третьему входу второго Интегратора и вл етс выходом Uu преобразовател , анализатор выполнен в виде непрозрачной кольцевой ленты с четным числом секторов прозрачных и щелевых, чередующихс между собой, щелевой сектор содержит две щели, перва щель расположена перпендикул рно направлению перемещени ленты и предназначена дл взаимодействи с формирователем начала отсчета , втора щель размещена под углом 45 к первой, фотоприемник выполнен прот женным вдоль направлениперемещени ленты, продольный размер сектора, совпадающим с тем же направ- фотоприемника -соизмерим с размером лением перемещени .,л дона возмож- иоео жeмlff/1ЯОш катуш /Фае. оФае. 2/Уу Г3(,niк§ЪbT-b sSf b birlCfi b- оЪlC
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874182322A SU1442833A1 (ru) | 1987-01-13 | 1987-01-13 | Двухкоординатный оптический преобразователь перемещени в напр жение |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874182322A SU1442833A1 (ru) | 1987-01-13 | 1987-01-13 | Двухкоординатный оптический преобразователь перемещени в напр жение |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1442833A1 true SU1442833A1 (ru) | 1988-12-07 |
Family
ID=21280842
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU874182322A SU1442833A1 (ru) | 1987-01-13 | 1987-01-13 | Двухкоординатный оптический преобразователь перемещени в напр жение |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1442833A1 (ru) |
-
1987
- 1987-01-13 SU SU874182322A patent/SU1442833A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 1170615, кл. Н 03 М 1/24, 1983. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3060319A (en) | Optical synchronizer | |
CN1036545C (zh) | 绝对位置测定系统 | |
US3973119A (en) | Device for determining the displacement of a machine tool component | |
EP0072549B1 (en) | Absolute encoder | |
JPH06258102A (ja) | 測定装置 | |
GB2084315B (en) | Interferometer | |
SU1442833A1 (ru) | Двухкоординатный оптический преобразователь перемещени в напр жение | |
JPS60230018A (ja) | 光電型エンコ−ダの基準位置検出装置 | |
CA1142345A (en) | Relatively moving photodiode sensed diffraction grating-type measuring device | |
SU1508092A1 (ru) | Устройство дл измерени перемещений | |
SU876887A1 (ru) | Устройство дл измерени перемещени механизмов экскаватора | |
SU930185A1 (ru) | Устройство дл автоматической поверки электроизмерительных приборов | |
SU1682777A1 (ru) | Лазерное устройство дл контрол непараллельности | |
FR2422178A1 (fr) | Systeme optoelectrique de detection et de localisation angulaire de cible rayonnante | |
RU2220402C2 (ru) | Устройство для измерения положения и перемещения объекта | |
US4021116A (en) | High resolution distance measuring apparatus | |
JPH02157618A (ja) | 高分解能エンコーダ | |
SU1283522A1 (ru) | Устройство дл определени деформаций оболочки | |
SU1610267A1 (ru) | Устройство дл измерени перемещени объекта | |
JP3273201B2 (ja) | 光学式インクリメンタルエンコーダ装置 | |
SU1277205A1 (ru) | Способ индексации магнитной записи информации | |
RU1805292C (ru) | Устройство дл измерени линейных перемещений | |
SU1232946A1 (ru) | Цифровое регистрирующее устройство | |
SU1037311A1 (ru) | Фотоэлектрический преобразователь перемещений в код | |
SU1585678A1 (ru) | Устройство дл измерени положени и контрол правильности геометрических форм длинномерных многогранных объектов |