Фотоэлектрический датчик перемещений

 

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЩЕНИЙ, содержащий оптическую систему формирования двух пучков излучения, фотоприемник, выполненный общим для обоих пучков, и блок модуляции потоков излучения, отличающийся тем, что, с целью повьшзеиия точности и производительности измерений, оптическая система формирования пучков выполнена в виде источника плоскополяризованного излучения и двулучепреломляющего оптического элемента, оптически связанного с фотоприемником, а блок модуляции выполнен в виде ячейки Фарадея и установлен между источником излучения и двулучепрег ломляющим оптическим элементом.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ОЗ,ЮЛИР\

РЕСПУБЛИК

GQI Ol)

SQ9 а 01 В 11/02

ГОСУДАРС 1ВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ (21} 3533264/25-28 (22) 06.01.83 (46) 30.09.84. Бюл. У 36 (72) В.А.Яценко, В.В.Порубов, С.Я.Дементьев и А.Н.Стрельцов (71) Куйбьппевское производственное объединение "Завод им.Масленникова" (53) 535.512(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 442235, кл. Cj 01 В 11/02, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

У 313078, кл. ч 01 В 11/02, 1971 (прототип), (54) (57) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий оптическую систему формирования двух пучков излучения, фотоприемник, выполненный общим для обоих пучков, и блок модуляции потоков излучения, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и производительности измерений, оптическая система формирования пучков выполнена в виде источника плоскополяризованного излучения и двулучепреломляющего оптического элемента, оптически связанного с фотоприемником, а блок модуляции выполнен в виде ячейки Фарадея и установлен между. источником излучения и двулучепреломляющим оптическим элементом.

4 1116

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений объектов, например, при контроле линейных размеров. 5

Известен оптический измеритель перемещений. содержащий излучатель (лазер), фотоприемник с входной диафрагмой, устройство индикации и дополнительный фотоприемник. Прин- 10 цип действия устройства основан на изменении интенсивности светового потока, обусловленного смещением луча осветителя, отраженного от перемещающегося объекта измерения от- 15 носительно входной щели фотоприемника f1) .

Недостатками этого устройства являются определение модуля отклонения беэ определения направления, 2{) зависимость точности измерений от коэффициента отражения и кривизны поверхности контролируемой детали.

Использование постоянного светового потока снижает точность и помехоус- 25 тойчивость измерений.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является фото" электрический датчик перемещений, содержащий оптическую систему фор- 3п мирования двух пучков улучшения, фотоприемник, выполненный общим для обоих пучков, и блок модуляции потоков излучения )2) .

Недостатками данного устройства являются низкая точность измерения перемещений иэ-эа нестабильности характеристик источников излучения и малая производительность измерений вследствие невозможности при- @ менения высоких частот модуляции ввиду инерционности источников излучения °

Цель изобретения — повышение точности и производительности измерений.55

Указанная цель достигается тем, что в фотоэлектрическом датчике перемещений, содержащем оптическую систему формирования двух пучков излучения, фотоприемник, выполненный 50 общим для обоих пучков, и блок модуляции потоков излучения, оптическая система формирования пучков выполнена в виде источника плоскополяризованного излучения и двулучепре-55 ломляющего оптического элемента, оптически связанного с фотоприемником, а блок модуляции выполнен в

309 2 виде ячейки Фарадея и установлен между источником излучения и двулучепреломляющим оптическим элементом.

На чертеже изображена схема фотоэлектрического датчика перемещений, Фотоэлектрический датчик содержит источник 1 плоскополяризованного излучения, ячейку 2 Фарадея, двулучепреломляющий оптический элемент 3, фотоприемник 4. Объект 5 измерения располагается между двулучепреломляющим оптическим элементом 3 и фотоприемником.

Датчик работает следующим образом.

Источник формирует плоскополяризованный параллельный пучок излучения. Пучок направляется на ячейку 2

Фарадея, которая вращает плоскость поляризации излучения и задает закон изменения плоскости поляризации. При этом величина пучка не изменяется. Пучок, прошедший ячейку 2

Фарадея, падает на двулучепреломляющий оптический элемент 3, где разделяется на два пучка со взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации. Величина потоков, ориентация плоскостей поляризации и пространственное разнесение двух пучков определяется ориентацией плоскости поляризации луча, прошедшего ячейку 2

Фарадея. Двулучепреломляющий оптический элемент 3 разделяет пучок на два, не изменяя суммарного потока излучения. Изменение угла поворота плоскости поляризации излучения ячейкой 2 Фарадея приводит к перераспределению энергии этого суммарного потока между двумя пучками. Таким образом, после двулучепреломляющего элемента 3 формируются два пучка с противоположным и заданным законом изменения величины их потоков, которые модулируются ячейкой 2 Фарадея.

При симметричном расположении объекта

5 измерения относительно пучков, выходящих из элемента 3, он не вносит изменения в баланс потоков двух лучей, т.е. изменение угла поворота плоскости поляризации исходного пучка ячейкой 2 Фарадея не влияет на величину суммарного потока излучения, падающего на фотоприемник 4.

Последний преобразует суммарный поток излучения в электрический сигнал. Смещение объекта 5 измерения из начальных координат приводит к з 1116309 4 различному изменению двух лучей, ro сигнала, снимаемого с фотоприпадающих на фотоприемник 4. Это емника 4, выявляет направление смеприводит к появлению переменной со- щения объекта 5 измерения. ставляющей суммарного потока, ве- Таким образом, предлагаемое устличина которого определяется этим ройство позволяет проводить измесмещением. Электрический сигнал, сни- рения не в статическом, а в динамимаемый с фотоприемника 4 приобре- ческом режиме, упростить процесс тает при этом переменную составляю- контроля ориентации составных часщую, амплитуда которой пропорцио- тей часовых колес, а также значинальна смещению объекта 5. Срав- 10 тельно расширить диапазон частот нение фаз сигнала, управляющего модуляции лучей, что увеличивает ячейкой 2 Фарадея и электрическо- быстродействие измерения и контроля.

Составитель М.Семчуков

Редактор М.Дылын Техред 3.Палий Корректор Л.Пилипенко

Заказ 6917/33 Тираж 586 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

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