Устройство для измерения угловых перемещений

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содер жащее статор и ротор, осветите,пьную систему , установленную на статоре, отражательный блок, закрепленный на роторе, п плоских зеркал, установленных на статоре, и регистрирующий блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения. оно снабжено п светоделительными элементами , установленными по кругу на статоре, отражательный блок выполнен в виде m угол-, ковых отражателей, закрепленных по кругу в плоскости, перпендикулярной оптнческой оси устройства с угловым интервалом 360°/т, и выполненных в виде двух скрепленных вершинами трехгранных углов, регистрирующий блок выполнен в виде п фотоприемников , установленных на статоре, каждый из фотоприемннков оптически связан с соответствующим светоделительным элементом, осветительный блок выполнен в виде п источннков излучения, а источники излучения, плоские зеркала, светоделительные элементы и уголковые отражатели образуют m + двухлучевых интерферометров. (Л 00 -е а ч -3

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

G 01 В li 26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A8TOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3435348/25-28; 3577680/25-28 (22) 07.05.82 (46) 15.09.84. Бюл. № 34 (72) В. Г. Бурачек и Н. И. Овчар (53) 531.715.27 (088.8) (56) I. Авторское свидетельство СССР № 297863, кл. G 01 В 11/26, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 757844, кл. G 01 В Н/26, 1980 (прототип). (54) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИИ, содержащее статор и ротор, осветительную систему, установленную на статоре, отражательный блок, закрепленный на роторе, п плоских зеркал, установленных на статоре, и регистрирующий блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, „.Я(.) „„113671 А оно снабжено п светоделительными элементами, установленными по кругу на статоре, отражательный блок выполнен в виде m уголковых отражателей, закрепленных по кругу в плоскости, перпендикулярной оптической оси устройства с угловым интервалом 360 m, и выполненных в виде двух скрепленных вершинами трехгранных углов, регистрирующий блок выполнен в виде п фотоприемников, установленных. на статоре, каждый из фотоприемников оптически связан с соответствующим светоделительным элементом, осветительный блок выполнен в виде п источников излучения, а источники излучения, плоские зеркала, светоделительные элементы и уголковые отражатели образуют m + 1 двухлучевых интерферометров.

i! 13671

Изобретение относится к датчикам угла, используемым в приборостроении для автоматического контроля угловых перемещений объекта.

Известно а втоколли мационное устройс гво для измерения угловых перемещений, содержащее жестко связанный с проверяемым объектом поворотный зеркальный элемент, выполненный в виде многогранника, и автоколлиматоры, расположенные в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения многогранника на проходящих через нее радиусах векторах, центральный угол между которыми обратно пропорционален произведению числа граней многогранника на удвоенное число.автоколлиматоров, уменьшенное на единицу !!1.

Недостатками известного устройства являются невысокая точность измерений, определяемая автоколлимационными измерительными каналами и их ориентацией, и ограниченный диапазон измерений (измерения могут проводиться только в дискретных точках круга).

Наиболее близким к изобретеник) является устройство для измерения угловых перемещений, содержащее статор и ротор, осветительную систему, установленную на статоре, отражательный блок, закрепленный на роторе, п-плоских зеркал, установленных на статоре, и регистрирующий блок 21 .

Недостатком этого устройства является невысокая точность измерений, определяемая точностью визирной системы и погрешностями изготовления рабочих поверхностей при многократном отражении световых лучей.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения угловых перемещений, содержащее статор н ротор, осветительную систему, установленную на статоре, отражательный блок, закрепленный на роторе, и плоских зеркал, установленных на статоре, и регистрирующий блок, снабжено п светоделительными элементами, установленными по кругу на статоре, отражательный блок выполнен в виде m уголковых отражателей, закрепленных по кругу в плоскости, перпендикулярной оптической оси устройства с угловым интервалом 360 /m, и выполненных в виде двух скрепленных вершинами трехгранных углов, регистрирующий блок выполнен в виде п фотоприемников, установленных на статоре, каждый из фотоприемников оптически связан с соответствующим светоделител ь пы м элементом, осветительный блок выполнен в виде п источников излучения, а источники излучения, плогкие зеркала, светоделительные элементы и уголковые отражатели образук т и) -i 1 двухлу Inn>I интс рфериметрс)в.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 — — схема включения фотоприемников.

Устройство для измерения угловых перемещений содержит ротор 1 (фиг. 1), статор

2, осветительную систему, установленную на статоре 2 и выполненную в виде и источников 3 излучения, отражательный блок в виде m уголковых отражателей 4, закрепленных по кругу в плоскости, перпендикулярной оптической оси устройства с угловым интервалом 360 /m, и выполненных в виде двух скрепленных вершинами трехгранных углов, и плоских зеркал 5, установленных на статоре 2, датчик 6 угла, и светоделительных элементов 7, установленных по кругу на статоре 2, регистрирующий блок в виде и фотоприемников 8, установленных на статоре 2, каждый из фотоприемников 8 оптически связан с соответствующим светоделительным элементом 7, а источники 3 излучения, плоские зеркала 5 светоделительные элементы 7 и уголковые отражатели 4 образуют m + 1 двухлучевых интерферометров, блок 9 обработки информации.

Устройство на примере одного из общего числа m + 1 двухлучевых интерферометров работает следующим образом.

Световой пучок от источника 3 излучения попадает на светоделительный элемент

7 и делится на два: первый, пройдя светоделительный элемент 7, попадает на первый отражатель 4, второй, отразившись от него и зеркала 5, попадает на второй — диаметрально противоположный. Отразившись от уголкового отражателя 4 и пройдя светоделитель ный элемент 7, два пучка образуют нестационарную интерференционную картину при повороте ротора 1. Интерференционные полосы регистрируются фотоприемником 8, с которого сигналы поступают в блок 9 обработки информации.

После обработки одного нз интерферометров блок 9 обработки информации отключает поступление от него сигналов и подключается следующий, имеющий угловую разностьПосле поочередной обработки всех интерферометров ротор поворачивается на угол 45 .

В дальнейшем операции поочередного сче. та полос интерферометрЛми повторяются до полного замыкания круга, а количество полос, зарегистрированных каждым интерферометром, суммируется блоком обработки информации.

Работа на данном устройстве проводится в два этапа.

На первом этапе проводят поочерелный счет полос каждым интерферометром до полного замыкания круга и определяют цену деления одной полосы в угловых единицах (суммарное количество полос соответствует углу 39l ).

На втором этапе осугцествляк)т измерение )ребуемого угла II()B<)pI)I3 объекта (при

1113671

Составитель Н. Захаренко

Редактор М. Недолуженко Техред И. Верее Корректор М. Демчик

Заказ 620I/34 Тираж 585 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб;, д. 4/5

Филиал ППП <Патентэ, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 этом объект жестко связан с ротором), заключающееся в счете полос в требуемом угловом диапазоне и определяют его значения в угловых единицах через цену деления одной полосы, определенной на первом этапе.

Таким образом, с целью повышения точности измерений на каждом из этапов учитываются поправки иэ-за крнволинейности перемещения уголковых отражателей, функ ционально зависящие от угла поворота контролируемого объекта и разностей длин волн источников излучения и расстояний между вершинами уголковых отражателей.

При выполнении радиусов поворотов для всех пар уголковых отражателей равновеликими их значение при обработке данных не учитывается.

Применение счета полос в диапазоне углов до 360 исключает необходимость измерения радиусов вращения уголковых отражателей и длины волны источника (источников) излучения и обеспечивает определение угловой цены деления одной полосы

10 через сумму полос одного оборота ротора

1поворот ротора на угол 360 )контролируется с высокой степенью точности автоколлиматором.