168069. lajstromszámú szabadalom • Digitális szögmérő berendezés egy tengely szögelfordulásának nagypontosságú mérésére

3 168069 4 Egy optoelektronikai digitális szögkijelző akkor jelzi ki pontosan a kódtárcsa alaposztásait, ha egyrészt a jelsorozatok az egyes csatornák mentén pontosan elrendezettek, másrészt akkor, ha a fényérzékelőkből álló sor a kódtárcsa tetszőleges sugarának irányában helyezkedik el. A továbbiakban feltételezzük a jelsorozatok elhelyezésének kielégítő minőségét és így a továbbiakban csak az érzékelő sorral foglalkozunk. A kódtárcsa legnagyobb átmérőjén elhelyezett alaposztás néhány század vagy csak néhány ezred milliméter szélességű vonal. Ezzel szemben egy fényérzékelő átmérője - d - kb. 2 mm, és „n" számú fényérzékelő elemből álló sor legkisebb hossza n. d. Egy ilyen fényérzékelő sor összeszerelése és a fényre érzékeny pontjainak pontos helyzetbe forgatása — fényvonalra állítása — és helyzettartó rögzítése hagyományos mechanikai módszerekkel szinte lehetetlen. Egyedül járható út az, hogy a fényérzékelő elemeket a fényvonalra állítás után valamilyen műgyanta alkalmazásával egy blokkba öntik, és így helyzettartó érzékelő blokk jön létre. Az optoelektronikai digitális szögkijelző nagy olvasási sebességgel rendelkezik, igen nagy olvasási pontosság mellett. Gyártása rendkívüli precizitást igényel, emiatt csak különlegesen fejlett technikai adottságokkal rendelkező gyárak vállalkozhatnak előállítására. A digitális szögkijelzők a legkülönbözőbb osztásszámmal készülhetnek. A 0,l°-os osztási finomság egy kritikus határnak tekinthető. Ennél finomabb osztást csak igen magas technikai kultúrával rendelkező üzemek tudnak előállítani. A fényérzékelő elemek egy blokkban öntéssel rögzített szokásos elhelyezésének és szerelésének a felhasználás szempontjából a következő hátrányai vannak: 1. Az érzékelőblokk bármely fényérzékeny elemének meghibásodása esetén a hibát csak a teljes blokk cseréjével lehet megszüntetni. 2. A blokkcserét csak a gyártó üzem tudja elvégezni, amely rendelkezik a javításhoz szükséges felkészültséggel és kódolási művelet algoritmusának egyedüli ismerője és birtokosa. A találmány szerinti digitális szögmérő berendezésnél kitűzött feladatok a következők: 1. Olyan érzékelő-rendszer kialakítása, mely megtartja az ismert berendezések pontosságát, ugyanakkor az egyes elemek cseréje, meghibásodás esetén, egyszerű eszközökkel biztosítható. 2. Az új érzékelő rendszer alapvető szerkezeti változtatás nélkül legyen alkalmas 0,01 °-os osztások kijelzésére is. 3. Az új érzékelő rendszer különleges műszerezettség nélkül tegye lehetővé a helyszíni javítást. 4. A műszer biztosítása a szigorú alapbeállítási kötöttségek mellett is, hogy a rendszerbe beépített fényérzékelők egymáshoz képest nagymérvű szerelési és beállítási függetlenséggel rendelkezzenek. 5. A kódtárcsánál elhelyezett érzékelőblokk sugárirányú mérete minél kisebb legyen. A találmány szerint a kitűzött feladatok megoldására optikai szálvezetőket alkalmazunk. Jelenleg az optikai szálvezetők elemi üvegszálak, más törésmutatójú üvegköpennyel bevonva. Az alkalmazott üvegszálak átmérője 5-50 mikron között van. Az optikai szálvezetők legcélszerűbb illesztése a háromszög-illesztés, amely a legnagyobb illesztési sűrűséget biztosítja. Az optikai szálvezetőkből készített kábelek mechani-5 kai védelmét általában műanyagcső biztosítja. Az optikai szálvezetőkből készített fénytovábbító kábelek két végződése különböző keresztmetszetű lehet. A kábelek két végfelületét csiszolják és polírozzák. Az optikai szálvezetők alkalmazása előnyös, mert fény-10 vesztesége minimális. Ezeket az optikai szálvezetőket széleskörűen alkalmazzák különböző célokra, így a fény oda- és elvezetésére, például lyukszalagok kódjeleinek leolvasására, a munkadarabok számlálására, távolságmérésre, endoszkópoknál stb. 15 Nem ismeretes azonban a találmány szerinti digitális szögmérés, mely abban különbözik az ismert megoldásoktól, hogy szemben az egyéb alkalmazásokkal és a szakmabeli gyakorlattal, a kódgyűrűnél a kódjelek érzékelésére a kódgyűrű alaposztásával meg-20 egyező átmérőjű optikai szálvezetők egyetlen sorban vannak. A többsoros elrendezés ugyanis nem felel meg a követelményeknek, mert csökkenti és bizonytalanná teszi a fotóáram felfutásának meredekségét és szöghibát okoz a mérésnél. Ezenfelül a fényimpulzus-25 továbbító kábel másik végén, a fényérzékelőknél, biztosítani kell a fotoáramszintek azonos értékű beállíthatóságát minden egyes csatornánál, mert a komparálás csak így végezhető el minimális szöghibával. Ugyancsak biztosítani kell a kódgyűrű két oldalán 30 elhelyezett fényáramfej és fényimpulzusfej nagyon pontos illesztését, illetve beállítását. A találmány tárgya digitális szögmérőberendezés egy tengely szögelfordulásának nagypontosságú - pl. 0,1° vagy ennél kisebb pl. 0,01° - szögfelbontású -35 mérésére, amely felhasználja az optikai szálvezetők alkalmazásánál az önmagában ismert fényforrást, kódgyűrűt, fényérzékelőt, a fényforrás és a kódgyűrű között fénybevezető optikát, a kódgyűrű és a fényérzékelők között pedig csatornánként optikai 40 szálvezetőkből készített fényimpulzus-befogó elemet, fényimpulzus-továbbító kábelt, komparátort, és erősítőt, továbbá az összes csatornára közös dekódolót és decimális kijelzőt. A találmány lényege, hogy a berendezés fényim-45 pulzus-befogó elemei csatornánként legalább négy, a kódtárcsa alaposztásával megegyező átmérőjű optikai szálvezetőből állnak, melyek a kódgyűrű csatornaosztásaihoz, illesztve egyetlen sorban egy közös foglalatba vannak rögzítve. A foglalat egy fényimpulzus-50 fejbe van befogva, melynek háromnál több - pl. öt szabadságfokú - helyzetbeállító és rögzítőeleme van. Ez úgy van beállítva, hogy az optikai szálvezetők a kódgyűrű síkjára merőlegesen sugárirányú sorban helyezkednek el, továbbá a fényimpulzus-továbbító 55 kábelek másik végei csatornánként egy-egy foglalatba vannak rögzítve és a foglalatok egy-egy fotoáramszint beállító szervhez csatlakoznak. A találmány szerinti berendezés előnyös kivitelénél a fényimpulzus továbbító kábelek csatornánként 60 külön-külön védőburkolatban vannak és fényérzékelőknél a foglalat fémhenger, továbbá a fémhenger és a fényérzékelő közös tartószerve kúpos rögzítővel ellátott hasított hüvely. Az ismert és a találmány szerinti digitális szögmérő 65 vázlatos elrendezését a rajzok szemléltetik: 2