SU821913A1

SU821913A1 - Photoelectric displacement sensor

Info

Publication number: SU821913A1
Application number: SU782668652A
Authority: SU
Inventors: Мстислав Иванович Смельницкий; Лев Наумович Крейнин
Original assignee: Предприятие П/Я В-2438
Priority date: 1978-10-05
Filing date: 1978-10-05
Publication date: 1981-04-15

Description

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и‘может быть использовано в стенках и установках с управлением от ЭВМ или от системы ЧПУ.The invention relates to measuring technique and can be used in walls and installations controlled by a computer or from a CNC system.

Известен фотоэлектрический датчик перемещений, содержащий закрепленный на валу диск с измерительным s растром, не-подвижный растровый сектор, осветитель и фотоприемник, расположенные по обе стороны от диска и сектора [1].Known photoelectric displacement sensor containing a disk mounted on the shaft with a measuring s raster, a non-moving raster sector, a illuminator and a photodetector located on both sides of the disk and sector [1].

_tt

Недостатком известных датчиков является мцлая точность, что обусловлено недостаточным сигналом, снимаемым с фотоприемника при малых размерах 'нулевого' растра.A disadvantage of the known sensors is the overall accuracy, which is due to the insufficient signal taken from the photodetector for small sizes of the 'zero' raster.

Цепью’ изобретения является ние точности датчика.The chain ’of the invention is the accuracy of the sensor.

Указанная цель достигается растры 'нулевого' положения на дисках выполнены в виде нескольких окон, расположенных концентрично относительно измерительных растров, с переменным ша— из соотношения:This goal is achieved rasters of 'zero' position on the disks are made in the form of several windows located concentrically relative to the measuring rasters, with a variable wa - from the ratio:

отверстия повыше— тем, чтоhigher holes — in that

Наиболее близким по технической сущ—: ности и достигаемому результату к изобретению является фотоэлектрический датчик перемещений, содержащий последова— , тельно расположенные осветитель, два имеющие каждый измерительные растры и растры 'нулевого' положения растровых диска, один из которых неподвижный, а другой^ связываемый с перемещаемым обьектом . подвижный, и фотоприемники £2jThe closest in technical essence: and the achieved result to the invention is a photoelectric displacement sensor containing a sequentially arranged illuminator, two each having measuring rasters and rasters of the 'zero' position of the raster disk, one of which is fixed and the other connected with relocatable object. movable, and photodetectors £ 2j

Растры- 'нулевого' положения на растровых дисках выполнены в виде одноГо отйерстия.Rasters of 'zero' position on raster disks are made in the form of a single hole.

гом, ¹⁵ Ри где определяемым d ( 2hom, ¹⁵ Pu where defined by d (2

- величина — для нечетных ц ι- value - for odd q ι

- для четных И J h-oro шага между растрами 'нулевого' положения; И — порядковый номер шага растра 'нулевого' положения, начиная с первого;- for even AND J h-oro steps between rasters of 'zero' position; And - the sequence number of the step of the raster of the 'zero' position, starting from the first;

об—«еличина шага измерительного растра.about - "the value of the step of the measuring raster.

. 821913. 821913

На фиг. 1 приведена принципиальная схема фотоэлектрического датчика перемещений; на фиг. 2 - схема выполнения подвижного растрового диска датчика; на фиг. 3 - схема выполнения неподвижного растрового диска датчика.In FIG. 1 shows a schematic diagram of a photoelectric displacement sensor; in FIG. 2 is a diagram of a movable raster sensor disk; in FIG. 3 is a diagram of a stationary raster disk of a sensor.

Датчик содержит (фиг. 1.) последовательно расположенные осветитель 1, подвижный растровый диск, связанный с перемещаемым объектом 3, неподвижный раст- ю ровый диск 4 и фотоприемники 5 и 6, при этом на растровых дисках 2, 4 выполнены измерительный растр 7 и растр 8'нулевого' положения (фиг. 2 и 3).The sensor contains (Fig. 1.) a sequentially located illuminator 1, a movable raster disk associated with a moving object 3, a stationary raster disk 4 and photodetectors 5 and 6, while a raster 7 and a raster are made on raster disks 2, 4 8 'zero' position (Fig. 2 and 3).

Датчик работает следующим образом.The sensor operates as follows.

Осветитель 1 создает поток излучения, проходящий через) окна растровых дисков 2 и 4’и падающий на фотоприемники 5 и 6.The illuminator 1 creates a radiation flux passing through the) windows of the raster disks 2 and 4’ and incident on the photodetectors 5 and 6.

Движение подвижного, растрового диска 2, скрепляемого с перемещаемым объектом 3., создает на выходе фотоприемника 5, установленного за измерительным растром 7, последовательность импульсов, дающих информацию об измеряемом перемещении. Растр 8 'нулевого' положения служит для получения сигнала начала отсчета.The movement of the movable, raster disk 2, fastened to the movable object 3., creates at the output of the photodetector 5, installed behind the measuring raster 7, a sequence of pulses giving information about the measured movement. Raster 8 'zero' position is used to receive a reference signal.

Эффект улучшения точности достигается тем, что считывание сигнала 'нулевого' положения производится в момент одновременного совпадения всех окон растра 'нулевого' пол&жения на обоих дисках, что увеличивает уровень сигнала с фотоприемника в количество раз, равное числу окон растра. Во всех остальных от* носительных положениях растров 2 и 4 происходит одновременное ние не более чем одного окна.The effect of improving accuracy is achieved by reading the signal of the 'zero' position at the moment of simultaneous coincidence of all the windows of the raster of the 'zero' position on both disks, which increases the signal level from the photodetector by a factor equal to the number of windows of the raster. In all other relative * positions of rasters 2 and 4, no more than one window simultaneously appears.

Это происходит только, когда ный шаг окон растра подчиняется особой закономерности. Такой закономерностью оказалась последовательность шагов окон, растра, определяемая вышеприведенным соотношением. 45This happens only when the n step of the raster windows obeys a special pattern. This pattern turned out to be a sequence of steps of windows, a raster, determined by the above ratio. 45

Для первых значений П это приводит к ряду:For the first values of P, this leads to the series:

(2, 3, 4, 6,8,12,16,24 и т.д.). Например для растра из пяти окон, шаги между окнами будут равны ά- ί 1»5<Ζ » 2 ci и 3 οί и общая длина растра составит 7,5 сС.(2, 3, 4, 6,8,12,16,24, etc.). For example, for a raster of five windows, the steps between the windows will be ά- ί 1 »5 <Ζ» 2 ci and 3 οί and the total length of the raster will be 7.5 sC.

Практически длина растра 'нулевого' положения и количество окон ограничены размерами фотоприемника.In practice, the length of the 'zero' position raster and the number of windows are limited by the size of the photodetector.

ДИСКОВ совпадеперемен- 40DISCs coinciding - 40

Использование изобретения позволяет построить фотоэлектрический датчик перемещений с более точным каналом 'нулевого' положения, чем известные ранее, что позволяет более точно устанавливать исходные положения механизмов и соответственна повысить качество обрабатываемых и собираемых изделий.Using the invention, it is possible to construct a photoelectric displacement sensor with a more accurate channel of the 'zero' position than previously known, which allows more accurately establish the initial position of the mechanisms and, accordingly, improve the quality of the processed and assembled products.

Принцип можно использовать также и в линейных фотоэлектрических датчиках перемещений, а также в датчиках других видов (индуктивных, емкостных).The principle can also be used in linear photoelectric displacement sensors, as well as in sensors of other types (inductive, capacitive).

Claims

Изобретение относитс к контрольноизмерительной технике иможет быть использовано в стенках и установках с управлением от ЭВМ или от системы ЧПУ. Известен фотоэлектрический датчик перемещений , содержащий закрепленный на валу диск с измерительным s растром, нв подвижный растровый сектор, осветитель и фотоприемнвк, расположенные по обе стороны от диска и сектора fl. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к нзоб ретению вл етс фотоэлектрический датчик перемещений содержащий последова- тельно распсложенньте осветитель два имеющие каждый измерительные растры и растры нулевого положени растровых диска один из которых неподвижный, а другой св зываемый с перемещаемым обь ектом .. 1юдвижный н фотоприемникв 21 Растры- нулевого положени м |}астровых дисках выполнены в виде одцоГо отйерсти . Недостатком известных; датчиков вл етс точность, что обусловлено недостаточным сигналом, снимаемым с фотоприемника при малых размерах отверсти нулевого растра. Целью изобретени вл етс повышение точности датчика. Указанна цель достигаетс тем, что растры нулевого положени на дисках выполнены в виде нескольких окон, расположенных концентричио относительно измерительных растров, с переменным шагом , определ емым из соотношени : J Г n±i. л О, 1 f- 2- .дл нечетных п т и 2-|з-2 -дл четных И J где Pj - величина h-oro шага между растрами нулевого положени ; И - пор дковый номер шага растра нулевого положени , начина с первого; oi. еличина шага измерительного растра. На фиг. 1 приведена принципиальна схема фотоэпектрического датчика переме щений; на фиг. 2 - схема выполнени под вижного растрового диска датчика; на фиг. 3 - схема выполнени неподвижного растрового диска датчика. Датчик содержит (фиг. 1.) последовательно расположенные осветитель 1, подвижный растровый диск, св занный с пере мещаемым объектом 3, неподвижный раста ровый диск 4 и фотоприемники 5 и 6, при этом на растровых дисках 2, 4 выполнены измерительный растр 7 и растр 8 нулевого положени {фиг. 2 и 3). Датчик работает следующим образом. Осветитель 1 создает поток излучени , проход щий через окна растровых дисков 2 и 4 и падающий на фотоприем НИКИ 5 и 6. Движение подвижного растрового диска 2, скрепл емого с перемещаемым объ ектом 3 создает на выходе фотоприемника 5, установленного за измерительным растром 7, последовательность импульсов, дающих информацию об измер емом переме щении. Растр 8 нулевого положени слу жит дл получени сигнала начала отсчета . Эффект улучшени точности достигае7 с тем, что считывание сигнала нулевого положени производитс момент одновременного совпадени всех окон рсстра нулевого полЬжени на обоих дисках , что увеличивает уровень сигнала с фотоприемника в количество раз, равное числу окон растра. Во всех остальных от носительных положени х растров дисков 2 и 4 происходит одновременное совпадение не более чем одного окна. Это происходит только, когда переменный шаг окон растра подчин етс особой закономерности. Такой закономерностью оказалась последовательность шагов окон, растра, определ ема вышеприведенным соотнощением. Дл первых значений П это приводит к р ду: ( 2,3,4,6,8,12,16,24 и т.д.). На пример дл растра из п ти окон, шаги между окнами будут равны di ; 1.5с ; 2 ot и 3 od и обща длина растра составит 7,5 об. Практически длина растра нулевого положени и количество окон ограничены размерами фотоприемника. Использование изобретени позвол ет остроить фотоэлектрический датчик переещений с более точным каналом нулеого положени , чем известные ранее, то позвол ет более точно устанавливать сходные положени механизмов и соотетственн 1 повысить качество обрабатыаемых и собираемых изделий. Принцип можно использовать также и линейных фотоэлектрических датчиках еремещений, а также в датчиках других идов (индуктивных, емкостных). Формула изобретени Фотоэлектрический датчик перемещений, содержащий последовательно расположенные осветитель, два имек цие каждый измерительные растры и растры нулевого положени растровъгх диска, один из которых неподвижный, а другой, св зываемый с перемещаемым объектом, подвижный, и фотоприемники, отличающийс тем, что, с целью повышени точности, растры нулевого положени на дисках выполнены в виде нескольких окон, расположенных концентрично относительно измерительных растров, с переменным ша- гом, определ емым из соотношени 11-1. - дл нечетнъ1х Н - 2 3-2. - ип четных где fiy. - величина И-ого шага ежду окнами растра нулевого положени ; Я - пор дковый номер шага растра нулевого положени , начина с первого; о(, - величина шага измерительного растра. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Преснухин Л. Н. и др. Фотоэлектрические преобразователи информации. М., Машиностроение, 1974, с. 150. The invention relates to reference measurement technology and can be used in walls and installations with computer control or a CNC system. A photoelectric displacement sensor is known, which contains a disk fixed with a measuring raster s on the shaft, a movable raster sector, an illuminator and a photo-detectors located on both sides of the disk and the fl sector. The closest to the technical essence and the achieved result is the photoelectric displacement sensor containing successively lick the illuminator two zero-position raster discs each having rasters and zero-position rasters, one of which is fixed and the other associated with the movable object. Photodetector in 21 Rasters - zero positions |} Aster disks are made in the form of a single oyersti. The disadvantage of the famous; The sensors are accurate due to the insufficient signal taken from the photodetector at small sizes of the hole of the zero raster. The aim of the invention is to improve the accuracy of the sensor. This goal is achieved by the fact that rasters of zero position on the disks are made in the form of several windows located concentric with respect to the measuring rasters, with variable pitch determined from the relation: J Г n ± i. l O, 1 f- 2-. odd n and m 2- | 3-2-even even J where Pj is the h-oro value of the step between the rasters of the zero position; And - the sequence number of the raster step of the zero position, starting from the first; oi. The size of the step of the measuring raster. FIG. 1 shows a schematic diagram of a photoelectric displacement sensor; in fig. 2 is a flowchart of a sensor under a visually raster disc; in fig. 3 is a schematic of a fixed raster sensor disk. The sensor contains (Fig. 1.) sequentially located the illuminator 1, the movable raster disk associated with the object being moved 3, the fixed raster disk 4 and the photoreceivers 5 and 6, while the raster 7 and raster are made on the raster disks 2, 4 8 zero position {fig. 2 and 3). The sensor works as follows. Illuminator 1 generates a flux of radiation passing through the windows of raster discs 2 and 4 and falling on the photodetector NICKY 5 and 6. The movement of the movable raster disk 2 attached to the moving object 3 creates a sequence at the output of the photodetector 5 installed behind the measuring raster 7 pulses, giving information about the measured displacement. The zero-position raster 8 serves to obtain a reference signal. The effect of improving the accuracy is achieved7 with the fact that the readout of the zero position signal is made the moment of simultaneous coincidence of all windows of the zero polarity on both disks, which increases the signal level from the photoreceiver by the number of times equal to the number of raster windows. In all other relative positions of the rasters of disks 2 and 4, no more than one window coincides simultaneously. This happens only when the variable pitch of the raster windows is subject to a special pattern. Such a pattern turned out to be a sequence of steps of windows, a raster, defined by the above relation. For the first values of P, this leads to the row: (2,3,4,6,8,12,16,24, etc.). For example, for a raster of five windows, the steps between the windows will be di; 1.5s; 2 ot and 3 od and the total raster length will be 7.5 vol. Practically, the raster length of the zero position and the number of windows are limited by the size of the photodetector. The use of the invention makes it possible to build a photoelectric sensor of movements with a more accurate channel of zero position than previously known, which allows to establish more precisely the similar positions of mechanisms and accordingly 1 to improve the quality of the products being processed and assembled. The principle can also be used for linear photoelectric transducers, as well as for other IDs (inductive, capacitive) transducers. The invention of a photoelectric displacement sensor comprising successively arranged illuminator, two imaging each measuring raster and raster zero position of raster disc, one of which is stationary, and the other, associated with a moving object, movable, and photodetectors, characterized in that increase of accuracy, rasters of zero position on the disks are made in the form of several windows located concentrically with respect to the measuring rasters, with a variable step determined from the ratio 11-1. - for odd n H - 2 3-2. - un even where fiy. - the value of the second step between the raster windows of the zero position; I am the order number of the raster step of the zero position, starting from the first; o (, is the step size of the measuring raster. Sources of information taken into account during the examination 1. Presnukhin L.N., etc. Photoelectric information converters. M., Mashinostroenie, 1974, p. 150.

2.Авторское свидетельство СССР № 561211, кп. G)08 С 9/О6, 21.09.77 (прототип).2. USSR author's certificate No. 561211, kp. G) 08 С 9 / О6, 09.21.77 (prototype).