Устройство для определения параметров спиралевидной прорези непрозрачной диафрагмы оптоэлектронного функционального преобразователя

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СПИРАЛЕВИДНОЙ ПРОРЕЗИ НЕПРОЗРАЧНОЙ ДИАФРАГМЫ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, содержащее размещенные в светонепрони-цаемом корпусе источник излучения, -первый и второй фотоприемники, прозрачньй диск, закрепленный на входной оси вращения и установлеиньй между источником излучения и первым и вторым фотоприемниками, выходы которых подключены к соответствующим входам выходного дифференциального усилителя, на прозрачном диске установлены аксиально первый и второй оптические фильтры, причем первый оптический фильтр вьшолнен в виде кольца и имеет коэффициент пропускания , изменяющийся в угловом направлении по линейному закону, задающий привод, выходная ось враще ния которого механически связана с входной осью вращения преобразователя и осью вращения движка кольцевого потенциометра задания эталонного напряжения, блок вьщеления разностного сигнала, первый вход которого подключен, к выходу кольцевого потенциометра задания эталонного напряжения, второй вход соединен с выходом выходного дифференциального усилителя, а выход блока вьщеления разностного сигнала, через сервоусилитель соединен с управляющим входом следящего привода, ось вращения которого соосна с осью вращения задающего привода, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности, в него введены датчик эталонного угла, масштабный усилитель, координатограф, датчик текущего угла и эталонный непрозрачный диск с прорезью,, вьшолненной по закону спирали Архимеда, который размещен между вторым оптическим фильтром, выполненным в виде диска, и вторым фотоприемником и закреплен на дополнительной оси вращения, механически связанной с осью вращения следящего привода, с которой механиОд чески связана ось датчика TeKy0jero угла,- выход которого через масштабО ный усилитель подключен к первому О5 входу координатографа, второй вход которого соединен с выходом датчика эталонного угла, механически связанного с осью вращения задающего привода , выход координатографа является выходом устройства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СоцИАлистических

РЕСПУБЛИК (19) (11) ЭС51 G 06 G 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

"«ще

ГОсудАРстВенный кОмитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3474443/24-.24 (22) 22.07.82 (46) 07. 10.84. Бюл. Р 37 (72) С.В.Свечников, А.К.Смовж, И.С.Солдатенков и Н.П.Фомиченок (7 1) Институт полупроводников

АН Украинской ССР (53) 68 1.3(088.8) (56) 1. Белевцев А.Т. Потенциометры.

М., "Машиностроение", 1968.

2. Патент ФРГ Р 23 13997, кл. Н 01 С 10/00, опублик. 1974 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ СПИРАЛЕВИДНОЙ ПРОРЕЗИ

НЕПРОЗРАЧНОЙ ДИАФРАГМЫ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, содержащее размещенные в светонепроницаемом корпусе источник излучения, -первый и второй фотоприемники, прозрачный диск, закрепленный на входной оси вращения и установленный между источником излучения и первым и вторым фотоприемниками, выходы которых подключены к соответствующим входам выходного дифференциального усилителя, на прозрачном диске установлены аксиально первый и второй оптические фильтры, причем первый оптический фильтр выполнен в виде кольца и имеет коэффициент пропускания, изменяющийся в угловом направлении по линейному закону, задающий привод, выходная ось вращения которого механически связана с входной осью вращения преобразователя и осью вращения движка кольцевого потенциометра задания эталонного напряжения, блок выделения разностного сигнала, первый вход которого подключен. к выходу кольцевого потенциометра задания эталонного напряжения, второй вход соединен с выходом выходного дифференциального усилителя, а выход блока выделения разностного сигнала через сервоусилитель соединен с управляющим входом следящего привода, ось вращения которого соосна с осью вращения задающего привода, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены щ

О датчик эталонного угла, масштабный усилитель, координатограф, датчик текущего угла н эталонный непроэоач- (» ный диск с прорезью,. выполненной по закону спирали Архимеда, который Я размещен между вторым оптическим фильтром, выполненным в виде диска, и вторым фотоприемником и закреплен на дополнительной оси вращения, механически связанной с осью вращения следящего привода, с которой механически связана ось датчика текущего угла,. выход которого через масштабный усилитель подключен к первому входу координатографа, второй вход которого соединен с выходом датчика эталонного угла, механически связанного с осью вращения задающего привода, выход координатографа является выходом устройства.

1 1117

Изобретение относится к фотоэлектрической автоматике, измерительной и вычислительной технике и может найти применение для производства оптоэлектронных функциональных преобразо5 вателей (ОЭФП) .

Известно устройство коррекции погрешности электромеханических потенциометров, содержащее ламельный механизм, состоящий из втулки с профилированной внешней поверхностью, по которой скользит один из концов рычага, шарнирно связанный с токосъемником потенциометра. При вращении входной оси потенциометра рычаг ламельного механизма сообщает токосъемнику дополнительное перемещение относительно угла поворота оси, компенсирующее отклонение выходной функции от заданного значения (1) .

Однако этому устройству присуще снижение быстродействия и увеличение момента трогания вследствие трения дополнительных подвижных частей, а также недостаточная вибростойкость 25 профиля.

Наиболее близким к изобретению является устройство для определения закона изменения прозрачного участка теневой маски оптоэлектронного потенциометра, содержащее основной и опорный фотоприемники, источник света, освещающий оба фотоприемника и расположенные между ними подвижные оптические элементы, один из которых, размещенный между источником света и основным фотоприемником, имеет форму непрозрачного клина, а другой, размещенный между источником света и опорным фотоприемником, имеет конфигурацию непрозрачного участка, профиль которого экспериментально определяется по мийимуму погрешности функционального преобразования.

Изменение и фиксация. закона изменения траектории прозрачного участка

45 подстроечного оптического элемента достигаются выполнением последнего в виде стеклянного кольца с нанесенной íà его поверхность непрозрачной пленкой, часть которой срезается

50 в процессе коррекции резцом, закрепленным на микрометрическом столе.

Для автоматизации процесса коррекции используется следящая электромеханическая система, содержащая синхронный датчик эталонного напряжения, устройство сравнения и выделения разностного сигнала, сервоусилитель ббб 2 и управляемый электромеханический привод с закрепленным на нем режущим инструментом (2j .

Недостатком известного корректирующего устройства является низкая точность, обусловленная сложностью создания линейного привода обеспечивающего перемещение, срезание и удаление обрезанных участков непрозрачной пленки при условии перемещения режущего инструмента на малые (порядка нескольких микрон) расстояния, Кроме того, к конструкции этого устройства нельзя применить известный метод уменьшения геометрических погрешностей за счет масштабирования.

Целью изобретения является повышение точности определения параметров траектории прозрачного участка теневой маски (прорези в непрозрачной диафрагме) .

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения параметров спиралевидной прорези непрозрачной диафрагмы ОЭФП, содержащее размещенные в светонепроницаемом корпусе источник излучения, первый и второй. фотоприемники, прозрачный диск, закрепленный на входной оси вращения и установленный между источником излучения и первым и вторым фотоприемниками, выходы которых подключены к соответствующим входам выходного дифференциального усилителя, на прозрачном диске установлены аксиально первый и второй оптические фильтры, причем первый оптический фильтр выполнен в виде кольца, коэффициент пропускания которого изменяется в угловом направлении по линейному закону, задающий привод, выходная ось, вращения которого механически связана с входной осью вращения преобразователя и осью вращения движка кольцевого потенциометра задания эталонного напряжения, блок выделения разностного сигнала, первый вход которого подключен к выходу кольцевого потенциометра задания ,эталонного напряжения, второй вход соединен с выходом выходного дифференциального усилителя, а выход блока выделения разностного сигнала через сервоусилитель соединен с управляющим входом следящего привода, ось вращения которого,соосна с осью вращения задающего привода, введены датчик эталонного угла, масштабный усилитель, координатограф, датчик

3 11176 текущего угла и эталонный непрозрачный диск с прорезью, выполненной по закону спирали Архимеда, который размещен между вторым оптическим фильтром, выполненным в виде диска, и вторым фотоприемником и закреплен на дополнительной оси вращения, механически связанной с осью вращения следящего привода, с которой механически связана ось датчика текущего угла, выход которого через масштабный усилитель подключен к первому входу координатографа, второй вход которого соединен с выходом датчика эталонного угла, механически связанного с осью вращения задающего привода, причем выход координатографа является выходом устройства.

На чертеже представлена блок-схема устройства для определения параметров спиралевидной прорези непрозрачной диафрагмы.ОЭФП..

Устройство содержит источник 1 излучения, первый 2 и второй 3 фото-, приемники, прозрачный диск 4, первый 5 и второй 6 оптические фильтры, эталонный непрозрачный диск 7 с прорезью 8, выполненной по закону спирали Архимеда, входную ось 9 вращения, на которой закреплен диск 4, светонепроницаемый корпус 10, выходной дифференциальный усилитель 11, к соответствующим входам которого подключены выходы фотоприемников 2 и 3, задающий привод 12, источник 13

35 эталонного напряжения, выполненныи в виде кольцевого потенциометра задания эталонного напряжения, блок 14 выделения раэностного сигнала, сервоусилитель 15, следящий при40 вод 16, ось вращения которого соосна входной осью 9 и связана с дополнительной осью 17 вращения, на которой, установлен эталонный непрозрачный диск 7, датчик 18 эталонного угла, 45 датчик 19 текущего угла, масштабный усилитель 20 и координатограф 21.

Выходное напряжение ОЭФП Ч,, выделяемое на выходе усилителя 11, во всех точках i диапазона перемещений входной оси 9 сравнивается с соответствующими значениями эталонного напряжения V задаваемого синхронным источником 13 эталонного напряжения. Сравнение осуществляется при помощи блока 14 выделения разностного сигнала, выход которого соединен с входом сервоусилителя 15, питающего следящий привод 16 оси 17 эталон- ного диска 7. При наличии на входе сервоусилителя 15 сигнала рассогласования AV> привод 16 поворачивает эталонный диск 7 до такого значения текущего угла ;, при котором поло.жение прорези Й обусловит такую интенсивность потока излучения, падающего на линейчатый фотоприемник 3, при которой выходной сигнал ОЭФП сравняется с сигналом эталонного датчика 18, т.е. когда h V; =О. Значения углов, и Ср при этом через соответствующие датчики 18 и 19 эталонного и текущего углов поступают на входы координатографа 21. СигI нал Ч датчика 19 текущего угла усиливается масштабным усилителем 20 с коэффициентом усиления, равным Q, на выходе которого возникает сигнал, пропорциональный величине радиуса.вектора Р, . Это позволяет на координатографе 21 с круговым интерполятором получать искомую зависимость

Я; f Ч;) описывающую форму спиралеУстройство работает следующим образом.

Эталонный диск 7 устанавливается 50 на этапе уточнения формы спиралевидной прорези 8 и после завершения этой процедуры извлекается из корпуса 10 .ОЭФП. Эталонный диск 7 закреплен на дополнительной оси 17, расЫ положенной соосно с входной осью 9.

Форма прорези 8 в эталонном диске 7 описывается выражением

Р; =а ц) где О и

Архимеда, величина которой выбирается из геометрических размеров эталонного диска 11. Входная ось 9 соединена с задающим приводом 12, который механически связан с источником 13 эталонного напряжения, а также с датчиком 18 эталонного угла (p; . Дополнительная ось 17 эталонного диска 7 с прорезью 8 в форме архимедовой спирали соединена со следящим приводом 16, связанным механически с датчиком 19 текущего угла ; . Освещение линейчатого фотоприемника 3 осуществляется через прорезь 8 потоком излучения от источника 1.

5 1117666 б видной прорези 8 вращающейся диафраг- Найденная, описанным образом, мы 7 ОЭФП. При этом координатограф 21 форма спиралевидной прорези вращаюизготовляет в требуемом масштабе щейся диафрагмы ОЭФП, которая размефотооригинал, с которого по известной щается на поверхности радиального методике фотолитографии изготавлива- 5 фильтра, обеспечивает согласование ется вращающаяся диафрагма 7 со спи- пространственных неоднородностей ралевидной прорезью. 8. Изготовлен- источника излучения, оптических ная таким образом диафрагма 7 цент- фильтров и линейчатого фотоприемнирируется с использованием системы ка, чем достигается высокая точность реперных меток и закрепляется на воспроизведения заданного закона поверхности радиального фильтра 6. выходного напряжения ОЭФП, определяюЭталонный диск 7 и дополнительная ось щая технико-экономическую эффектив17 извлекается из корпуса 10 ОЭФП. ность изобретения.

Выход щщцДИ Заказ 7223/35 Тираж 698.. Подаисное

Фвущал ддц "патент", г.Ужгород, ул.Проекткаю, 4