Фотоэлектрическое устройство для измерения угловых перемещений

 

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ , содержащее последовательно установленные осветитель, диафрагму, оптическую систему, отражатель, связываемый с контролируемым объектом , позиционно-чувствительный фотоприемник и последовательно подключенные к его выходу электронные блоки обработки информации и-регист-рации , отличающееся тем. что, с целью повышения точности измерения , оно снабжено по меньшей мере одним дополнительным прзиционно-чувствительным фотоприемником, подключенным к входу блока обработки Информации, чувствительные площадки позиционно-чувствительных фотоприемников ориентированы параллельно друг другу и установлены со сдвигом нулевых точек относительно друг друга по измеряемой координате, размер изображения диафрагмы в плоскости установки позиционно-чувствительного фотоприемника в направлении , перпендикулярном измеряемой координате, превышает соответствую щеё расстояние между чувствительными площадками позиционно-чувстви (Л . тельных фотоприемников. О5 о со 4: cfJue.i

.СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВЛИН

ЗШG 01 В 11 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ GCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3441657/25-28 (22) 21 ° 05.82 (46) 15 ° 12.83. Вюл. Р (72) В.Г.Бурачек (53) 531.71(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1Ф 395709, кл. G 01 В 11/26, 1973. (54)(57) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ. УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, содержащее последовательно установленные осветитель, диафрагму, оптическую систему, отражатель, связываемый с контролируемым объектом, позиционно-чувствительный фотоприемник и последовательно подключенные к его выходу электронные блоки обработки информации и регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем,,.SU„„1060941 А что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено по меньшей мере .одним дополнительным позиционно-чувствительным фотоприемником, подключенным к входу блока обработки информации, чувствительные площадки позиционно-чувствительных фотоприемников ориентированы параллельно друг другу и установлены со сдвигом нулевых точек относительно друг друга по измеряемой координате, размер изображения диафрагмы в плоскости установки позиционно-чувствительного фотоприемника в направлении, перпендикулярном измеряемой координате, превышает соответствующее расстояние между чувствительными площадками позиционно-чувствительных фотоприемников.

1060941

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения угловых перемещений.

Известно фотоэлектрическое устройство для измерения угловых перемещений, содержащее последовательно

10 установленные осветитель, диафрагму, оптическую систему, отражатель, свяк его выходу электронные блоки обработки информации и регистрации С13.

20

Цель изобретения - повышение точэлектрическое устройство для измере25

40

45 зываемый с контролируемым объектом, позиционно-чувствительный фотоприемник и последовательно включенные

Недостаток известного устройства - невысокая точность измерений, обусловленная погрешностями иэ-за непостоянства светового потока so времени и разности величин калибровочного и основного световых сигналов в плоскости позиционно-чувствительного фотоприемника. ности измерений.

Цель достигается тем, что фотония угловых перемещений, содержащее последовательно установленные осветитель, диафрагму, оптическую систему, отражатель, связываемый с контролируемым объектом, позиционно-чувствительный фотоприемник, и последовательно подключенные к его . выходу. электронные блоки обработки информации и регистрации, снабжено по меньшей мере одним дополнительным позиционно-чувствительным фотоприемником, подключенным к входу блока обработки информации, чувствительные площадки позиционно-чувствительных фотоприемников ориентированы параллельно. друг другу и установлены со сдвигом нулевых точек относительно друг друга по измеряемой координате, размер изображения диафрагмы в плоскости установки позиционно-чувствительного фотоприемника в направлении, перпендикулярном измеряемой координате, превышает соответствующее расстояние между чувствительными площадками позиционночувствительных. фотоприемников. .На фиг. 1 изображена блок-схема фотоэлектрического устройства для измерения угловых перемещений; на фиг. 2 — взимное расположение позиционно-чувствительных фотоприемни.ков.

Устройство содерлыт осветитель 1, выполненный в виде источника счета и конденсатора, диафрагму 2, оптическую систему. из светоделителя 3 и объектива 4, предназначенного для формирования светолых лучей в параллельный световой пучок на выходе и фокусировки отраженных световых лучей в плоскостй позиционно-чувствиФ

65 тельных фотоприемников 5 и 6. Отражатель 7, скрепляемый с контролируемым объектом, является датчиком положения светового луча.

ПЧФ 5 и 6, расположенные в плос. кости изображений объектива 4, сориентированы по длине в направлении. измерений, при этом их нули сдвину- ты относительно друг друга по измеряемой координате на величину A (фиг. 2 ). Электронный блок 8 обработки информации предназначен для оперативного запоминания величин сигналов, .снимаемых с ПФЧ 5 и 6, и для вычисления координат по приведенным формулам, а также для сопоставления вышеуказанных сигналов с калибровочными после измерения.

Электронный блок 9 регистрации регистрирует сигналы, выдаваемые электронным блоком 8 обработки информации о положении контролируемого объекта, и предназначен для их хранения в своей памяти и вычисления величины углов положения объекта и индицирования их (или выдачи в ЭВИ системы ).

Устройство работает следующим образом.

Световой пучок, который попадает на отражатель 7, отражается от него, проходит объектив 4, который через светоделитель 3 проэктируется (в виде штриха на светочувствитель: ные площадки ПЧФ 5 и б, находящиеся в фокальной плоскости объектива 4. Размер A.øòðèõà, т.е. изображения диафрагмы 2 в плоскости устанбвки ПЧФ 5 и б, превышает соответствующее расстояние В между чувстви-. тельными площадками ПЧФ 5 и б. Световые сигналы преобразуются на

ПЧФ 5 и 6 в электрические, которые поступают в электронный блок 8 обработки информации, связанный с

-ЭВМ, а вычислительный результат измерений поступает в электронный блок,9 регистрации.

:Включение ПЧФ 5 и б осуществляется таким образом, что при перемещении х изображения идафрагмы 2 . по измеряемой координате приращения показаний ПЧФ 0„ и U2 имеют противоположный знак. ,Для случая, когда крутизна позиционной характеристики одного элемента S не равна крутизне позиционной характеристики другоро элемента SZ, т.е. 5> = 1с5, при световом потоке в оптическом иэображении равном фо, фототоки элементов равны

U2=ф AS„ (A-

Суммарный сигнал при этом равен о 1 3.

-106094 1

>О . Тогда

ДРОР. 2

Составитель С,Грачев

Редактор В. Ковтун Техред О.Неце Корректор О. Тигор

Заказ 10024/41 .Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитЕта СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква,- Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 г

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

Величины О„и 0 при фиксированных значениях х координаты иэображения в плоскости анализатора определяются в процессе калибровки фотоэлемента известными способами. Величина U вычисляется в 3ВМ путем суммирования значений U„ è U соот- . ветствуквцих определейному значению х, Предположим, что в режиме измерений световой поток в изображении изменился: о

При этом напряжения на выходе

ПЧФ будут равйы .

"= 5х=ФО%,,к+4ФЭ х, 1 1 01 .1

О2-Ф„ 91(A Р ОВ51(К-x)ib+ 5 (A К}, U =4, 5„Ь(1-) )1М)+4ф5„(Х(1-ЦМ .

Иэ сравнения выражений для,О; и 0 следует, что они отличаются на величину

0 - -4Ф51 (Х(+1<)+ Я7 которая определяется величиной измерения светового потока.

Путем вычитания из величины U полученной в результате капибровки, величины 0> вычисленной по результатам измерений, находят dOg .

Для разложения 40K по составляющим 0„ и 02 примем

013, =1

q duZ 40Е

bu1= „ bu =

1+ ) 2 )+

Следовательно, результат измерений выразится как

gdU

0 "-Π+ —.

1 )+1- .

Очевидно, что знаки поправок 40

; и 402 определяются знаком 4ф ..

Поскольку величина 1 не зависит от величины светового потока и однозначно определяется координатой. х, предлагаемое устройство измеряет положение штриха (изображения диафрагмы 2), а тем самым и величину углового;перемещения с исключением погрешности иэ-за колебаний светового потока, что и позволяет повысить точность измерения °