Устройство для измерения линейных перемещений объектов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ nEPEMEtJlEHHH оеВЕКТОВ, содержащее осветитель, состоящий из источника света и первого фокусирующего объектива , оптико-электронный преобразователь , состоящий из второго фокусирующего объектива и блока фотопреобрааователей , управляемый усилитель, привод, вход которого связан с выходом управляемого усилителя, а выход привода связан с оптико-электронным преобразователем и осветителем, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено дифференциальным усилителем, сумматором, выход которого связан с управлящим входом управляемого усилителя, а блок фотопреобразователей выполнен в виде светоделительной призмы и двух после;)овательновстречно включенных фотоприектиков, выход первого фотоприемника соединен с первым входом сумматора и первым входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход второго фотоприемника соединен с вторым входам дифференциального усилителя и информационным входом управляемого усилителя .

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК у Г. 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТЙРЫТИЙ.(21) 3 7 45/18-28 (2?) 31,05.82 (46) 23.08.83. Бюл. М 31 (72) А.И. Савич и В.В. Макаренко (71) Омский политехнический институт (53) 53.1.717(088.8) (6) 1. Авторское свидетельство СССР

Ь" 659895, .кл. fi 01 В 11/М, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

М 428200, кл. G 01 В 11/02, 1971 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИ" НЕЙНЦХ ПЕРЕМЕЦЕНИЙ 0%ЕКТОВ, содержащее осветитель, состоящий из источника света и первого фокусирующего объектива, оптико-электронный преобразователь, состоящий из второго фокусирующего объектива и блока фотопреобразователей, управляемый усилитель, привод, вход которого связан с выхо"

„SU„„1037070 А дом управляемого усилителя, а выход привода связан с оптико-электронным преобразователем и осветителем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с це" лью повыщения точности измерения, оно снабжено дифференциальным усилителем, сумматором, выход которого связан с управляющим входом управляемого усилителя, а блок фотопреобразователей выполнен в виде светоделительной призмы и двух последовательно" встречно включенных фотоприемников, выход первого фотоприемника соединен с первым входом сумматора и первым входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход второго фо: топриемника соединен с вторым входом дифференциального усилителя и информационным входом управляемого усилителя.

1 10370

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь" зовано для измерения линейных перемещений объектов, имеющих отражающие поверхности, в частности, для измерения профиля криволинейных поверхнос-5 тей.

Известно устройство для измерения линейных перемещений объектов, содержащее осветитель, оптико-электрон ный преобразователь, привод, вход ко10 торого связан с выходом оптико-электронного преобразователя, а выход привода связан с оптико-электронным преоб. разонятелем и осветителем.

Устройство также содержит электро" 15 механический блок регулирования яркости осветителя. установленный в осве" тителе. вход которого связан с выходом оптико-электронного преобразователя $ 1). 20

Недостатком устройства является недостаточное быстродействие и сложность конструкции электромеханического блока регулирования яркости осветителя. 25

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения линейных перемещений объектов, содержащее осветитель, состоящий из источника све- щ та и первого Фокусирующего объектива, оптико-электронный преобразователь-, состоящий из второго фокусирующего объектива и блока фотопреобразователей, управляемый усилитель, привод, вход, которого связан с выходом управ" ляемого усилителя, а выход привода связан с оптико-электронным преобразова телем и осветителем 1 2 ), Однако устройство имеет недоста- 40 точную точность измерения, связанную с динамической ошибкой измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения линейных перемещений объектов, содержащее осветитель, состоящий из источника света и первого фокусирующего объектива, оптико-электронный преобразователь, состоящий из второго фоку50 сирующего объектива и блока Фотопреобраэователей, управляемый усилитель, привод, вход которого связан с выходом управляемого усилителя, а выход привода связан с оптико-электронным преобразователем и осветителем,снабжено дифференциальным усилителем, сумматором, выход которого связан с

70 2 управляющим входом управляемого усилителя, а блок Фотопреобразователей выполнен в виде светоделительной призмы и двух последовательно-встречно включенных фотоприемников, выход первого фотоприемника соединен с первым входом сумматора и первым входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход второго фотоприемника соединен с вторым. входом дифференциального усилителя и информационным входом управляемого усилителя.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит осветитель 1, состоящий из источника 2 света, первого Фокусирующего объектива 3, модулятора 4, блока 5 считывания опорного сигнала, состоящего из дополнительного источника 6 света, дополни-!

:тельного фотоприемника 7 и усилителя 8, оптико-электронный преобразователь 9, состоящий из второго фокусирующего объектива 10 и блока 11 фотопреобразователей, состоящего из светоделительной призмы 12, Фотоприемников 13 и 14, управляемый усилитель lg, фазовый детектор 16, модулятор 17, усилитель 18 мощности, привод 19, источник 20 переменного напряжения, дифференциальный усилитель 21, сумматор 22, амплитудный детектор 23. Измеряется линейное перемещение объекта 24.

Устройство работает следующим образом.

Промодулированный модулятором 4 световой поток от источника 2 света фокусируется первым фокусирующим объективом 3 на поверхность объекта 24, имеющего отражающую поверхность. Отраженный от объекта 24 световой поток

Фокусируется вторым фокусирующим объективом 10 на ребре светоделительной призмы 12,- разделяющей световой поток на два световых потока, первый из которых попадает на фотоприемник 13, а второй -. на Фотоприемник 14.

Фотоприемники 13 и 14 включены последовательно-встречно, вследствие чего на выходе второго фотоприемника 14 формируется напряжение, равное разности напряжений, формируемых каждым из Фотоприемников 13 и 14.

Разностный сигнал поступает на информационный вход управляемого усилителя 15, с выхода которого сигнал поступает на информационный вход Фазового.детектора 16.

3 10370

Опорный сигнал с часГотой модуляции светового потока модулятором 4 формируется с помощью дополнительного источника 6 света, дополнительного фотоприемника 7; усилителя 8.

Опорный сигнал с выхода усилите" ля 8 поступает на опорный вход фазового детектора 16, выходной сигнал . с которого в виде напряжения постоянного тока поступает на информационный 0 вход модулятора 17, на опорный вход которого поступает опорное. напряжение с источника 20 переменного напряжения.

На выходе модулятора 17 формируется сигнал, частота которого равна частоте источника 20 переменного напряжения, амплитуда пропорциональна амплитуде напряжения, поступающего на его информационный вход, а фаза

20 связана с, полярностью входного напряжения.

Напряжение, снимаемое с выхода модулятора 17, усиливается усилителем 18 мощности и поступает на привод -19,на который также поступает опорное напря 25 жение с выхода источника 20 перемен-, 1 ного напряжения.

Выход привода 19 связан с осветителем 1 и оптико-электронным преобра" зователем 9. 30

При совмещении оптических осей пер. вого и второго Фокусирующих объективов 3 и 10 на поверхности объекта 24 световые потоки, попадающие на фото" приемники 13 и 14, равны, их разностью равна нулю, напряжение на выходе управляемого усилителя 15 равно нулю, и привод 19 не перемещает осветитель 1 и оптико-электронный преобразователь 9. 40

При смещении объекта 24 происходит перераспределение световых потоков, падающих на Фотоприемники 13 и 14, разностный сигнал усиливается управляемым усилителем 15, детектируется 45

70 4 фазовым детектором 16, модулируется модулятором 17, усиливается усилителем 18 мощности. Усиленное напряже" ние -поступает на привод 19 перемещающий одновременно осветитель 1 и оптико-электронный преобразователь 9 в положение, при котором световые потоки, падающие на фотоприемники !3 и 14 станут равными.

По величине перемещения осветителя 1 и оптико- электронного преоб разователя 9 можно судить о величи" не линейного перемещения объекта 24.

Для поддержания постоянной чувствительности следящей системы из разностного сигнала., снимаемого с анхо" да Фотоприемника 14 дифференциаль" ным усилителем 21, вычитается сигнал, снимаемый с фотоприемника 13. Формируемый на выходе дифференциального усилителя 21 сигнал, равный сигналу, снимаемому с Фотоприемника 14, суммируется сумматором 22 с сигна" лом, снимаемым с Фотоприемника 13.

Суммарный сигнал, формируемый на выходе сумматора 22, величина"которого связана с общей величиной светового потока, попадающего на фотоприемники 13 и 14, детектируется амплитудным детектором 23 и поступает на управляющий вход управляемого усилителя 15, уменьшая его усиление при увеличении ббщего светового потока, падающего на фотоприемни.ки 13. и 14, и увеличивая усиление управляемого усилителя 15 при уменьшении общего светового потока, попадающего на фотоприемники 13 и 14.

Таким образом, за счет примененной схемы обработки сигнала компенсируется изменение выходного напряжения при изменении суммарного светового потока, тем самым повйшается точность иямепения.

Экономический зййект пт внешжния изобретения составит 110,5 тыс.руб.

ВНИИПИ Закаэ 5989/4!

Тираж 602 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4