Оптико-электронное устройство для измерения линейных перемещений
СОЮЗ СОВЕТСКИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
3(5D 6 01 В 21 00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 34066 70/1 8-28 (22) 10.03.82 (46) 15.08.83. Бюл. М 30 (72) А.Н.Мотуз и A.Ê,Ïoëîíèí (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро с опытным производством Минского радиотехнического института (53) 531 717(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
194330, кл. 0 01 В 9/02, 1965.
2. Авторское свидетельство СССР
И 781558, кл. 0 0111/00, 1980 (прототип). (54)(57) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее .оптическую систему для формирования интерференционных или муаровых полос, дискрет ° ный фотопреобразователь, оптически связанный с системой формирования интерференционных или муаровых полос, последовательно соединенные блок формирователей, подключенный к дискретному фотопреобразователю, „„SU„„1035419 А блок счета и блок индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения измерения угловых смешений, блок формирователей выполнен с двумя выходами и состоит из усилительного узла, коммутатора и элемента И, соединенных последовательно генератора тактовых импульсов и узла управления, выходы усилительного узла и основные выходы узла управления сое. динены с коммутатором, выход которого соединен с первым входом элемента И и входом узла управления, первый дополнительный выход которого соединен с вторым входом элемента И, а второй является вторым выходом блока формирователей и соединен с вторым входом блока счета, выход генератора тактовых импульсов соединен с третьим входом элемента
И, выход которого является первым выходом блока формирователей и подключен к первому входу блока счета.
1035419
Изобретение относится к иэмери" тельной технике и может быть использовано для измерения смещений контролируемых объектов, в частности для измерения угловых колебаний, например при виброиспытаниях иэделий.
Известно оптико-электронное уст" ройство для измерения линейных размеров деталей, содержащее интерферометр с кареткой, интерференционный 10 модулятор с источником модулирующих колебаний, дополнительную светоде-. лительную пластину, две целевые диафрагмы, два фотоэлектрических преобразователя, два усили теля переменного тока, два фазовых демодулятора, .реверсивный счетчик и интерполятор интерференцыонной полосы Г1 )„
Недостаток устройства — использование двух каналов обработки сигнала, что обусловливает высокие требования к настройке и приводит к понижению точности измерения, а также усложняет измерение угловых колебаний объекта.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является оптико-электронное устройство для измерения линейных перемещений, содержащее оптическую систему для формирования интерференционных или муаровых полос, дискретный фотопреобразователь,. оптически связанный с системой формирования интерференционных или муаровых полос, последо- вательно соединенные блок формирователей., подключенный к дискретному фотопреобразователю блок счета и блок индикации (2 ).
Недостаток известного устройства сложность измерения угловых колебаний объекта, обусловленная тем, что при наличии угловых смещений объ. ! ек; а происходит расхождение опорного и сигнального пучков на выходе системы для формирования интерференционных полос, например, интерферометра на угол, равный углу поворота объекта. Это приводит к изменению пространственной частоты следования интерференционных или муаро- i вых полос, что ведет к попаданию на светочувствительный слой дискретного фотопреобраэователя не однои,, а нескольких инртерференцион- Я ных или муаровых полос, ширина которых может изменяться и усложняет их счет„
Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей эа счет обеспечения измерения угловых смещении, Указанная цель достигается тем, что в оптико-электронном устройстве для измерения линейных перемещений, содержащем оптическую систе-му для формирования интерференционных или муаровых полос, дискретный фотопреобразователь, оптически связанный с системой формирования интерференционных или муаровых полос, последовательно соединенные блок формирователей, подключенный к дискретному фотопреобразователю, блок счета и блок индикации, блок формирователей выполнен с двумя выходами и состоит из усилительного узла коммутатора и элемента И, соединенных последовательно генератора тактовых импульсов и узла управления, выходы усилительного узла и основные выходы узла управления соединены с коммутатором, выход которого соединен с первым входом элемента И и входом узла управления, первый дополнительный выход которого соединен с вторым входом элемента И, а второй является вторым выходом блока формирователей и соединен с вторым входом блока счета, выход генератора тактовых импульсов соединен с третьим входом элемента И, выход которого является первым выходом блока формирователей и подключен к первому входу блока счета.
На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.
Устройство состоит из оптической системы 1 для формирования ин терференционных или муаровых полос, соединенных последовательно, дис кретного фотопреобразователя 2, блока
3 формирователей, блока 4 с ета и блока 5 индикации, Блок формирователей выполнен в виде соединенных последовательно усилительного узла
6, коммутатора 7 и элемента 8 И, генератора 9 тактовых импульсов и узла 10 управления, соединенного с ним.
Устройство работает следующим образом.
Дискретный фотопреобразователь 2 служит для преобразования оптиче=кого сигнала в электрический и содержит систему параллельных электрически изолированных Аотоприем3 10 ников, причем ширина одного светочув, ствительного слоя их выбрана меньше ширины интерференционной или муаровой полосы при максимальной частоте их следования, При наличии угловых смещений объекта.происходжт расхождение опорного и сигнального пучков на выходе оптической системы 1 формирования интерференционных или муаровых полос на угол, равный углу поворота объекта. Расхождение пучков приводит к изменению ширины интерференционных или муаровых полос на величину, равную л
25in 1 где Ь - ширина одной интерференционной или муаровой полосы;
" длина волны источника монохроматического излучения; угол между опорным и сигналь" ным пучком. фиксируя значение ширины интерференционных или муаровых полос, попадающих на дискретный фотопреобразователь 2, можно однозначно определить угловые колебания объекта:
Р
avcto—
0< 8 (-Ъ Д
t где 8 - угол отклонения поверхности контролируемого объекта от вертикальной плоскости, нормальной к падающему на нее пучку;
R - радиус окружности, создаваемой с выхода монохроматического излучателя; с - расстояние от контролируемого объекта до плоскости, на которой сходятся опытный и сигнальный пучок.
Кроме того, угловые колебания поверхности контролируемого объекта происходят в одной, например, вертикальной плоскости. В исходном состоянии, когда плоскость контролируемого объекта нормальна, к падающему на нее пучку, с выхода монохроматического излучателя выделяются из интер" ференционной картины две полосы (с максимальной и минимальной освещенностью), которые проектируется на приемную часть дискретного фотопреобразователя 2, ширина которого равна ширине выделения полос. При нормальных смещениях объекта происходи1
35419 перемещение границы раздела двух интерференционных полос по светочувствительной поверхности диекретного фотопреобразователя 2, при этом ширина интерференционных полос остается неизменной. В случае, если кон" тролируемый объект имеет угловые колебания своей поверхности, то изме" няется пространственная частота следования интерференционных полос, т.е. изменяется их ширина. С выхода дискретного фотопреобразователя 2 снимаются электрические сигналы, которые подаются на вход усилительного узла 6, с выхода которого снимается или "0" или "1" в зависимости от того; какая полоса в данный момент находится на светочувствительной поверхности фотоприемника дискретного фотопреобразователя 2. Усилительный узел б при этом может состоять, например, из усилителей аналоговых сигналов и компараторов с заданным порогом срабатывания. Генератор 9 тактовых иипульсов формирует на выходе последовательность прямоугольных импульсов, которые поочередно через удел 10 управления и коммутатор 7, опрашивают состояние фотоприеиников диснрет" ного фотопреобразователя 2. На выходе коммутатора 7 формируется no"" следовательность импульсов, ширина которых определяет ширину интерферен ционных или муаровых полос, проектируеиых на дискретный фотопреобразователь 2. Импульсы с выхода коммутатора 7 поступают на первый вход элемента 8 И, и в момент перехода их из состояния "0" в состояние "1"
40 идет разрешение по первому входу элемента 8 И, что дает возможность прохода импульсов с генератора 9 тактовых импульсов через элемент
8 И на вход блока 4 счета. В момент, когда импульс с выхода коммутатора
7 переходит из состояния "1" в состояние "0", через узел 10 управления формируется импульс запрета, который подается на второй вход эле50,мента 8 И, и тем самым, блокирует прохождение импульсов с выхода генератора 9 тактовых импульсов на вход блока 4 счета, пока не закончится опрос всех фотоприемников дискретного фотопреобразователя 2 в даннои периоде опроса, По окончании каждого цикла опроса с второго допол.нительного выхода узла 10 управле1035 19!
1 (ЪЮ .
1 j !! (1 ьостави ел!- Е Гпазкова
Техред T.ôàíòà
Редактор С,Лисина
Корректор A.Повх
Заказ 5810/10 Тираж о02 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий
113035„ Москва, И- 5, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "П
Патент, г. Ужгород,„ул. Проектная, ния формируется короткий импульс, которь!и поступает на блок 4 счета, и информация с блока 4 с ета заносится в блок 5 индикации. Узел 10 управ-ления формирует также в конце каждого цикла опроса импульс разрешения ! идущий на в — îðîé вход элемента 8 И.
Частота импульсов с выхода генератора 9 тактовых импульсов выбирается не меньше удвоенной максимальнои частоты следования интерференц uaíêöõ или муаровых полос, а ширина одного светочувствительного слоя фотог!риемника дискретного фа!опреобр".àoààòeëë 2 должна быть не больше самой узко" интерференционной ипи муаровой полосыр полk чаемой при угловых колебаниях объекта. При этом величина угла, на который смеща" ется объект, относительно своей вертикальной плоскости, может быть определена из выражения
h ем" св1п 2т, К
5 8 =
1 где 8 - угол, на который смещается объект;
3 - длина волны источника моно1О хроматического излучения; период следования импульсов с выхода генератора тактовых импульсов; ! числ!о импульсов, зарегистрированных блоком индикации.
Таким образом, за счет предлагаемого выполнения блока формирователеи, обеспечивается возможность изме. рения угловых отклонений исследуемо20 r о объе кта,
