SU1442833A1 - Двухкоординатный оптический преобразователь перемещени в напр жение - Google Patents

Двухкоординатный оптический преобразователь перемещени в напр жение Download PDF

Info

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
Application number
SU874182322A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Михайлович Лунин
Ярослав Феликсович Кисилевский
Олег Георгиевич Касаткин
Андрей Васильевич Панченко
Александр Лембитович Копельман
Сергей Николаевич Абрамов
Original Assignee
Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Электросварки Им.Е.О.Патона filed Critical Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Priority to SU874182322A priority Critical patent/SU1442833A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU1442833A1 publication Critical patent/SU1442833A1/ru

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)

  1. Формула изобретени 
    Двухкоординатный 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 фор
    10
    15
    20
    25
    35
    30
    40
    45 - 50
    55
    мирователей 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 направлени 
    перемещени  ленты, продольный размер сектора, совпадающим с тем же направ- фотоприемника -соизмерим с размером лением перемещени .,
    л дона возмож- иоео жeмlff
    /1Я
    Ош катуш /
    Фае. о
    Фае. 2
    /
    Уу Г
    3(,ni
    к§
    Ъ
    bT-b sSf b birlCfi b
    - о
    Ъ
    lC
SU874182322A 1987-01-13 1987-01-13 Двухкоординатный оптический преобразователь перемещени в напр жение SU1442833A1 (ru)

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)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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