Устройство для измерения угловых перемещений объекта

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(50 G 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3401 017/18-28 (22) 23,,02.82 (46) 23.08.83. Бюл. h 31 (/2) В.А. Соломатин, В.А. Нилин, Н.(1. Исаев, (().А. Бурлак и (0.Г. Якушенков (71) Московский ордена Ленина институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (53) 531.7(088.8) (56) 1. Соломатин В.А,, Якушенков (0.Ã.

Фазовые оптико-электронные растровые преобразователи угловых и линейных. перемещений.-C6. "Измерения, контроль, автоматизация", ЦНИИТЗИприборостроения. 1979, вып, 1 (17 >, с ° 44-51 °

2. Авторское свидетельство СССР

h 164963, кл. (1 01 В 11/26 ° 1963 (прототип). (54)(57) УСТРО((СТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

У(ЛОВ((Х ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОЫЬЕКТА, содержа,ь щее оптический блок, установленные последовательно на выходе оптического блока модулятор и приемник излучения и блок измерения разности фаз, о т— л и .ч е ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, on„;SU„„1037069 A тический блок выполнен в виде авто- коллимационной системы с зеркалом, связываемым с объектом, блок измерения разности фаз — в виде г>-фаэного генератора опорного напряжения, дешифратора точного отсчета, и ключевых элементов, входы которых соединены соответственно с п фазным генератором опорного напряжения и дешифратором точного отсчета, суммирующего элемента, соединенного с выходами ключевых элементов, фазометра точного отсчета и регистратора, соединенного с последним, соединенных последовательно фазометра грубого отсчета, преобразователя напряжение - код и дешифратора rрубого отсчета, выход которого соединен с вторым входом регистратора, выход преобразователя напряжение - код подключен к входу дешифратора точного отсчета, приемник излучения соединен с первыми входами ф фазометра грубого отсчета и фазо ю метра точного отсчета, второй вход последнего соединен с суммирующим элементом, а второй вход фаэометра грубого отчета - с первым выходом и-фаэ- «3 ного генератора опорного напряжения. ©

ОЪ

10370

35

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для угловых измерений в различных областях техники, например, при выполнении юстировочных 5 работ.

Известны фазовые оптико-электронные угломеры, содержащие объектив, модулятор, приемник излучения, генератор опорного напряжения и систему 10 обработки сигнала, включающую фазометр Г13

Недостатком этих устройств является невысокая точность при крупных растрах модулятора. 15

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения угловых пере-. мещений объекта, содержащее оптический блок, установленные последовательно на выходе оптического блока модулятор и приемник излучения и блок измерения разности Фаз. Устройства содержит также два дополнительных приемника излучения, при этом оптический блок содержит объектив для

Формирования изображений двух светящихся объектов..Блок измерения разности Фаз состоит из фазометра, соединенного с двумя приемниками излу;чения, блока формирования информаци30 онного сигнала, соединенного с фазометром и со счетчиком, подключенным к второму и третьему приемнику излучения (2 1.

Недостатком устройства является низкая точность измерений при крупном растре.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения угловых перемещений объекта, содержащем оптический блок, установленные, последовательно на выходе оптического бло- 45 ка модулятор и приемник излучения и блок измерения разности фаз, оптический блок выполнен в виде автоколлимационной системы с зеркалом, связываемым с объектом, блок измерения разности Фаз - в виде и -фазного гене50 ратора опорного напряжения, дешифратора точного отсчета, П ключевых элементов, входы которых соединены соответственно с п -Фазным генератором опорного напряжения и дешифратором точного отсчета, суммирующего элемента, соединенного с выходами ключевых элементов„ Фазометра точного от69 2 счета и регистратора, соединенного с последним, соединенных последовательно Фазометра грубого отсчета, преобразователя напряжение - код и дешифратора грубого отсчета, выход которого соединен с вторым входом регистратора, выход преобразователя напряжение - код подключен к входу дешифратора точного отсчета, приемник ,излучения соединен с первыми входами Фазометра грубого отсчета и Фазометра точного отсчета, второй вход последнего соединен с суммирующим элементом, а второй вход фазометра гру6ого отсчета - с первым выходом й-Фазного генератора опорного напряжения.

На Фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на Фиг. 2 - развертка растра; на Фиг. 3 - эпюры сигналов, поясняющие работу устройства.

Устройство состоит из автоколлимационной системы, содержащей зеркало 1, связываемое с объектом, объектив 2, оптический светоделительный узел 3, осветительную "систему 4 и щелевую диафрагму 5, модулятора 6, имеющего вид барабана с нанесенным растром, состоящим из чередующихся прозрачных и непрозрачных полос равной ширины, установленного в фокальной плоскости объектива 2, приемника 7 излучения, помещенного внутри барабана модулятора 6, и -Фазного генератора 8 опорного напряжения, выполненного в виде п пар источников излучения и приемников излучения, размещенных по окружности модулятора 6 таким образом, чтобы начальные фазы сигналов, образующих и-Фазную систему, отличались последовательно

HR oB ra = — (начальgggî

1l ная Фаза первого сигнала Ч„= 0, второго 2 = третьего Р— ) 2э и-го Чп =(и-1} „r П. и усилительных узлов 9-12, Фазометр 15 грубого отсчета, усилительный узел 9 информативного сигнала и один из усилительных узлов опорного сигнала подключены к Фазометру 13 грубого отсчета (преобразователю Фаза - напряжение), ключевых элементов 14-16 и де- шифратора 17 точного отсчета, соединенного с входами последних, суммирующего элемента 18, соединенного с выходами ключевых элементов 14-16, дешифратора 19 грубого отсчета, преобразователя 20 напряжение — код, выходы которого соединены соответст3 10370 венно с дешифратором 19 грубого отt счета и дешифратором 17 точного .отсчета, фазометра 21 точного отсчета и регистратора 22, соединенного с ним и с дешифратором 19 грубого отсчета, усилительный:узел 9 информативного сигнала соединен с входом фазометра 21 точного отсчета.

Устройство работает следующим образом. 1О

На поверхности модулятора 6 создается автоколлимационное изображение щели диафрагмы 5, а также опорные изображения (марки). На Фиг. 2 показаны положения опорных марок для 15

4-Фазного генератора 8 опорного напряжения. Опорные сигналы 01, 0, 0, О+ (фиг. 3) сдвинуты последовательно на 90 . Сигнал 0 от автоколлимационного изображения щели при нулевом рассогласовании совпадает по фазе с сигналом 01. При угловых перемещениях зеркала 1 автоколлимационное изображение щели перемещается, при этом начальная фаза сигнала 0 в зависимости от величины перемещения по направлению движения растра (сканирования) изменится на величину

-,ь т= — 360, где Т - линейный периах . о

30 од растра. Разность Фаз между сигналом с приемника 7 и каждым из опорных сигналов изменится на величину ь т и будет складываться из начальней разности Фаз, определяемой фазировкой генератора 8 опорного напряже-З5 ния, и величины . и Ч, Разность фаз между сигналом 0 и И„ измеряется фазометром 13 грубого отсчета (преобразователь фаза — напряжение) . Напряжение с выхода фазометра 13 поступа- 4О ет на преобразователь ?О напряжение69 4 код. Дешифратор 17 вырабатывает сигнал управления ключевыми элементами 14-16, при этом в любой момент времени только один ключевой элемент может находиться в открытом состоянии, т.е. сигнал на выходе дешифратора 17 состоит из набора нулей и всегда одной единицы. Кодовая комбинация строится таким образом, что открытым оказывается ключевой элемент 14, 15 или 16 то" го опорного сигнала, для которого разность фаз между ним и информативным сигналом с приемника 7 меньше величины Ч = 3 0 . Поэтому Фазометр 13

2п дблжен измерять разность Фаз лишь с точностью до величины Ч = -- - — . Этот . ЗВОНА

ЙIl сигнал грубого отсчета через дешифра" тор 19 подается в регистратор. Точный отсчет осуществляется фаэометром 21. Его диапазон измерений может быть мал и составлять величину Ч = этот отсчет также поступает яро

2п в регистратор 22, где суммируется с грубым отсчетом.

Таким образом, точность измерения разности фаэ и поэтому точность автоколлимационных измерений повышается, поскольку Фазометр точного отсчета работает в малом диапазоне измерений и обеспечить высокую точность такогЬ

Фазометра можно весьма простыми средствами, например, применив Фазовый детектор. фазовые детекторы имеют в диапазоо не фазовых. углов+ 45 нелинейность статической характеристики преобрао эований 0,Я, а в диапазоне i18053 и более. Следовательно, применение четырехфазного генератора опорного напряжения даст воЗможность по-высить на порядок точность измерений.

1037069

1037069

1аяаисяенис сканиро1ания

Уюотмимацюнное

Оо4мжЕюе

Олорнае иьИражеииа

Составитель Е..Глазкова

Рецактор Н. Лазаренко Техред M.Êoøòóðà Корректор М. немчик

Заказ 50 89/41 Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Н-35 Раушская наб. 8» М5 жилиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,