[发明专利]内插器

说明书

本发明涉及内插器和包含内插器的移动检测器及计量装置。

在计量装置中，其中有一表面传感器沿工件表面横向移动，对其表面性质进行测量，例如测量粗糙度和形状，还有一个装置通过在表面上一些有规则的空间点上，对表面传感器的输出进行采样，以检测工件支撑与表面传感器之间的相对移动，这样，从所提供的信息中获得所需要的表面性质。已知的各种形式的移动检测器产生正交信号，可以用于对表面传感器的输出进行采样，例如，在正交信号的过零点上。这种移动检测器的一个例子是一个光栅和与其相联合的传感装置，该传感装置响应于对来自光栅的反射光的检测，产生正交信号。

但是，这种检测器的一个问题是正交信号的频率不能足够高以提供所要求的分辨率。已知可通过内插器提高分辨率。已知的内插器包括一排比较器，向其提供各种比例的正交信号，比较器输出一系列彼此相位不同的正弦波。但是，这种内插器的一个问题是电路设计相对复杂而且有噪声影响的问题。

从US4359688中已知一种倍频电路用于接收正交信号（sinA和CosA）并输出二倍频正交信号（sin2A和cos2A）。有人建议对这种电路进行级联，以产生4倍频信号（sin4A和cos4A）。该电路采用三角恒等式2sinAcosA＝sin2A和（cosA+sinA）（CosA-sinA）＝cos2A。第一个恒等式重新写成（cosA-0）（2sinA-0）＝sin2A使用4输入端乘法器可以产生二倍频信号，其从输入端a1，a2，b1和b2产生K（a1-a2）（b1-b2）的输出。由于需要给产生cos2A的放大器提供4个输入端，和要有产生乘法器输入端所要求的信号2sinA和-sinA所需要的附加电路，所以，使上述电路复杂化。

本发明一方面提供一个改进的内插器，用以接收输入的正交信号，并且设计进行数学运算，从而提供输入信号频率的二倍或四倍或其它倍数频率的输出信号，该输出信号是正交信号，该内插器包括对输入正交信号之一进行平方，对另一个不平方的装置。

本发明还进一步提供了一种利用上述改进的内插器构成的移动检测器和计量装置。

该内插器最好使用三角恒等式sin²A＝1/2- (（coS2A）)/2 和cos²A＝1/2+ (（coS2A）)/2 中的一个。由“1/2”项表示的直流分量能够被滤波器滤掉，剩下的是- (（COS2A）)/2 或者+ (（COS2A）)/2 。其它能够方便使用的三角恒等式为sinAcosA＝ (（Sin2A）)/2 。这些三角恒等式只需要两个输入信号简单的相乘。此外，只需要输入信号为sinA和CpsA，从而不需要附加的电路以产生进一步输入信号。

参考下面附图，通过举例方式对本发明作进一步描述。

图1是实施本发明的计量装置的附图;

图2是图1所示装置包含的电路的简化方框图;

图3是图1和图2所示装置所含有的，本发明最佳实施例的内插器的方框图;

图4是说明本发明最佳实施例工作的波形图;

图5是利用本发明获得的表面特性图;和

图6是本发明最好包含的滤波器被省去时所获得的表面特性图。

参照图1和图2，一种测量表面特性或形状的仪器包含一个支撑工件4的底座2，所要测量的是工件4的表面6的特性。固定在底座2上的垂直立柱8支撑一个可竖向移动的滑架10，其上面装有一个水平的基准杆12。还装有沿杆12水平移动的另一个滑架14，滑架14上带有一个传感器16，传感器16有一个测量臂18，测量臂18带有一个探针19。在滑架14上装有图1所示的电动机20，以使其能够沿基准杆12进行水平移动，在滑架10上装有另一个电动21，以使其沿立柱8完成上下的竖向移动。

在该装置的操作过程中，滑架被设置在能够使探针19与表面6相接触的这样的竖向位置上。然后，电动机20工作，使滑架14沿基准杆12水平移动，这样使探针19沿被测表面6横向移动。