Устройство для измерения углового положения объекта

 

1. УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ИЗМЕРЕНА УГЛОЙОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА, содержащее оптически связанные источник модулированного света с блоком считываниячастоты модуляции, оптическую систему, координатно-чувствительньй фотоприемник, два дифференциальных усилителя и блок регистрации , входы которого подключены к выходам дифференциальных усилителей, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерений, оно снабжено шторкой, перекрывающей световой поток источника модулированного света, четырьмя сумматорами , первые входы которых подключены к выходам координатно-чувствительного фотоприемпика, выходы сумматоров связаны с входами дифференциальных усилителей, блоком формирования опорньгх напряжений, управляющий вход ко . торого через ключ подключен к выходу блока считывания частоты модуляции, выходы блока формирования опорных напряжений соединены с вторыми входами сумматоров. 2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок формирования , опорных напряжений выполнен в виде четьфех модуляторов,двух фазоинверторов, генератора фазовраща еля и полосового фильтра, вход которого является входом блока выход полосового фильтра связан с входами модуляторов, выходы которых являются выходами блока, выход генератора соединен с управляющим входом первого модулятора, входом фазовращателя и входом первого фазоинвертора, выходы которого соединень с управляющим входом второго модулятора, выход фазовращателя соединен с управляю цим входом третьего модулятора и входом второго фазоинвертора, выход которого соединен с управляющим входом четвертого модулятора.

3(51) С 01 М 11/02 ф .ОЙИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / (21) 3371087/18-10 (22) 21. 12.81 (46) 23.11.84. Бюл, !@ 43 (72) T.N. Айсин, A.И. Гаврилов, А.Д. Заболотский, М.В. Захарова, В.Л. Мамон, А.В. Подобрянский, В.П. Пушечников, Б.А. Смирнов, Ф,П. Хлебников и В.П. Асташкин (53) 535.818 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 787891, кл. С 01 В 11/00, 1979.

2. Патент СЯА К- 4 155649 кл. С 01 В 11/26, !978 (прототип). (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ H3MEPE—

НИЯ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА, co— держащее оптически связанные источник модулированного света с блоком считывания частоты модуляции, оптическую систему, координатно-чувствительный фотоприемник, два дифференциальных усилителя и блок регистрацп, входы которого подключены к выходам дифференциальных усилителей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено шторкой, перекрывающей световои поток источника модулированного света, четырьмя сумматорами, первые входы которых подключены к

„.SU„„1125489 А выходам координатно-чувствительного фотоприемника, выходы сумматоров связаны с входами дифференциальных усилителей, блоком формирования опорных напряжений, управляющий вход которого через ключ подключен к выходу блока считывания частоты модуляции, выходы блока формирования опорных напряжений соединены с вторыми входами сумматоров.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формирования.опорных напряжений выполнен в виде четырех модуляторов, двух фазоинверторов, генератора фазовращагеля и полосового фильтра, вход которого является входом блока, выход полосового фильтра связан с входами модуляторов, выходы которых являются выходами блока, выход генератора соединен с управляющим входом первого модулятора, входом фазовращателя и входом первого фазоинвертора, выходы которого соединены с управляющим входом второго модулятора, выход фазовращателя соединен с управляющим входом третьего модулятора и входом второго фазоинвертора, выход которого соединен с управляющим входом четвертого модулятора.

1 11?54

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углового положения различных объектов, например при центрировке линз.

Известно устройство для измерения углового положения объекта, со- держащее оптически связанные источник света, оптическую систему, координатно-чувствительный фотоприемник, дифференциальный усилитель и блок регистрации (13.

Недостатком устройства является . невысокая точность измерений, вызываемая работой на постоянном токе.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения углового положения объекта, содержащее оптически связанные источник модулированного света с блоком считывания частоты модуляции, оптическую систему, координатно-чувствительный фото— приемник, два дифференциальных усилителя и блок регистрации, входы которого подключены к выхоцам диффе— ренциальных усилителей 32 3.

Недостатком известного устройства является дрейф результатов измерения при работе со слабыми световыми потоками.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения углово- З го положения объекта, содержащее оптически связанные источник модулированного света с блоком считывания частоты модуляции, оптическую систему, координатно-чувствительный фотоприемник, два дифференциальных усилители и блок регистрации, входы которого подключены к выходам дифференциальных усилителей, снабжено шторкой, перекрывающей световой поток источника модулированного света, четырьмя сумматорами, первые входы которых подключены к выходам координатно-чувствительного фотоприемника, выходы сумматоров связаны с входами дифференциальных усилителей, блоком формирования опорных напряжений, управляющий вход которого через ключ подключен к выходу блока считывания частоты модуляции, 55 выходы блока формирования опорных напряжений соединены с вторыми входами сумматоров.

89 2

Кроме то го, блок формирования опорных нацряжений выполнен в виде четырех модуляторов, двух фазоинверторов, генератора фаэовращателя и полосового фильтра, вход которого является входом блока, выход полосового фильтра связан с входами модуляторов, выходы которых являются выходами блока, выход генератора соединен с управляющим входом первого модулятора, входом фаэовращателя и входом первого фазоинвертора,выходы которого соединены с управляющим входом второго модулятора, выход фазовращателя соединен с управляющим входом третьего модулятора и входом второго фазоинвертора, выход которого соединен с управляющим входам четвертого модулятора.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит источник 1 света, блок 2 питания,конденсор 3, узел 4 модуляции светового потока с блоком считывания частоты модуляции, состоящий из модулятора 5, привода 6 модулятора, световода 7, дополнительного фотоприемника 8, диафрагму 9, апертурную диафрагму 10, полупрозрачный элемент 11, коллимирующий объектив 12, фокусирующий объектив

13,модулирующую диафрагму 1.4, штор Р ку IS, перекрывающую световой поток, координатно-чувствительный фотоприемник 16, сумматоры 17-20, первые входы которых подключены к координатно-чувствительному фотоприемнику

16, блок 21 выделения информационных сигналов, состоящий иэ последовательно соединенных полосовых фильтров 22-25, входы которых подключены к выходам сумматоров 17, детекторов 26-29, фильтров 30-33 нижних частот, дифференциальные усилители 34 и 35, вхбды которых подключены к выходам фильтров 30-33, блок 36 регистрации., входы которого подключены к выходам дифференциальных усилителей 34 и 35, сумматор 37, входы которого подключены к выходам фильтров 30-33 нижних частот, индикатор 38, подключенный к выходу сумматора 37, блок 39 формирования опорных напряжений, состоящий из модуляторов 40-43, выходы которых соединены с вторыми входами сумматоров 17-20 полосового фильтра 44, вход которого подключен к выходу дополнительного фотон- немника Я, з 11 фазоинверторов 45 и 46, выходы которых соединены с управляющими входами; модуляторов 41 и 43, генератора 47, выход которого соединен с управляющим входом модулятора 40, входом фаэоинвертора 45 и входом фазовращателя 48, выход которого соединен с управляющим входом модулятора 42 и входом фазоин: ертора 46, ключ 49, соединяющий выход полосового фильтра

44 и управляющие входы модуляторов

40-43.

Контролируется элемент 50 оптич ес кой сист емы.

Устройство работает следующим образом.

Изображение источника 1 света, питаемого блоком 2 питания, проектируется конденсором 3 в плоскость установки диафрагмы 9. Изображение диафрагмы 9, с помощью полупрозрачного элемента 11, коллимирующего

12 и фокусирующего 13 объективов отраженное от поверхности контролируемого элемента 50 оптической системы, переносится в плоскость установки модулирующей диафрагмы 14.

Световой поток, прошедший через модулирующую диафрагму 14, попадает на координатно-чувствительный фотоприемник 16, с выхода которого информационные сигналы усиливаются сумматорами 17-20. Первая гармониC ческая составляющая информационных сигналов выделяется полосовыми фильтрами 22-25 и 30-33. Сигналы с фильтров 30 и 31 нижних частот поступают на дифференциальный усилитель 34,а с выхода фильтров 32 и 33 нижних частот — на дифференциальный усилитель 35.

Сигналы с выхода дифференциальных усилителей 34 и 35 поступают на входы блока .36 регистрации.

Информационные сигналы с выхода фильтров 30-33 также поступают на входы сумматора 37, с выхода которого сумма напряжений индицируется индикатором 38.

Модуляция светового потока осуществляется диском 5. модулятора, который вращается приводом 6, периодически прерывая световой поток растровыми решетками.

Опорный сигнал с частотой, равной частоте модуляции, считывается с помощью световода 7 и дополнительного фотоприемника 8 и поступает

25489 В

5

25 О

4С

41 на полосовой фильтр 44, выделяющий первую гармоническую составляющую.

Сигнал через выключатель 49 поступает на входы модуляторов 4043, с выхода которых поступает на вторые входы сумматоров 17-20.

Управление модуляторами осуществляется генератором 47, выходные сигналы с которого поступают на управляющий вход модулятора 40,а сдвинутые на 180 фазоинвертором

45 — на управляющий вход модулятора 41.

Сигналы с генератора 47, сдвинутые по фазе на 90 фазовращателем

48, поступают на управляющий вход модулятора 42, а сдвинутые на 180 фао зоинвертором 46 — на управляющий вход модулятора 43.

Сигналы с выхода модуляторов 4043 имеют частоту, равную частоте модуляции светового потока диском модулятора 5, и промодулированы по амплитуде с частотой, равной частоте генератора 47, причем фазы огибающих на выходах модуляторов 40—

43 сдвинуты друг относительно друга

1 на 90

Световой поток может перекрываться элементом 15.

Апертурная диафрагма 10 ограничивает апертуру лучей, выходящих из диафрагмы 9.

При вращении элемента 50 контролируемой оптической системы в случае ее децентрировки изображение диафрагмы 9 описывает окружность по поверхности координатно-чувствительного фотоприемника.

Сигналы с координатно-чувствительного фотоприемника 16, разность которых пропорциональна смещению светового пятна, т.е. децентрировке, формируются на выходе дифференциальных усилителеи 34 и 35 и индицируются блоком 36 регистрации.

Шумовые составляющие сигнала, снимаемого с координатно-чувствительного фотоприемника 16, отфильтровываются полосовыми фильтрами

22 — 25 и не влияют на результат контроля.

Фокусировка на контролируемую поверхность осуществляется с помощью фокусирующего объектива 12 и контролируется по максимуму показаний индикатора 38. В случае: изменения величины суммарного све1 тового потока, поступающего на координатно-чувствительнь(Й фотоприемник 16, после окончания фокуCHPQBI::ВИРОВ <И(т режимс калибровки световой

ПО:, ОК ПЕРЕКРЫВЯЕтСЯ (((ТОРКОй 1 т, Замыкае;.>ся ключ 49. На выходе бг(ок»

3, ()>ÎÐÌÈÐÎÂßÍÈß ОПОРНЫХ НЯПРЯгКЕНИй формируются сигналы, имитирующие сигналы, снимае)(ые с координатночувствитсльного фотоприемника 16, с несущей часто-ой равнои част:=-т::з:МОДУЛЯЦИИ (ВЕтОВОГО ПатОКа ДИСКO)- т модулятора. причем среднее амплитудно>= ЗНЯЧЕНИЕ СИГНЯЛОВ И)г(итнру(ЕТ Н г(одвижное световое пятно на поле:,-,:"

НОС ТИ КООВДИН>ЯТНО-ЧУВСТ ВИТ ЕЛЬ>)ОГО ,"(:Отоприемника )6, Я огибающие с

ВЭЯИМНЫМ ДВИI О (Нс 3() г(МИТИ)РУЮТ смещение светового пятна по пса-р::.-ности координятно чувстВитель)=.огc фотОприемникя 0 при д(,ецент(ъи(. О. 3 ; с

;;О (ТРОг(гт(ттУЕ .(01 O ОП- -„ПICCKOт <;

>МЕ)т гт1 >(ОП(>-ттт;Е(<О -т CHC "> (- >МЬ> П() т;- (>

)-.Y я((т(г(тти т ) т г

-/ . . ;:-, . -- (>

:- "-- 1:. - г- " - "(-":

-- 3 (>= )

:г"

>

t (т ):. -<< ( -- .:-.:(!

Ц, ! ----, -,> (д ,: .-т,,. (°, (4-,, =kт(( г> (/, (L .:. I

/Й г(г т / (>г>дгг < .й (1 1 ! ) (1,-- . =,(,,:;, ((" 1 г» - ((г (--т: .)( т;. > > ( (- -:=-- Ф,.:г ;В ),,>, г:

1, т="+.)г (1

ЯЩЩЩ) Заказ 85;?9/ 3(1(- ::=;;; ") 2 Подл(— Оное

Ф Ф >4 >> фЧЛИЯЛ ЩЩ "Датацг> " ",r -(> >= -:г) г(,. уЛ . Пт>02 2т::-;-,т я> .

/ г ф

1 (;а экране бл >кя,6 pen«CTpa H) описывае-"ся Окр ;.; —.(Gtc Tü в CH-"=as мог =., >)вг((-r );eCÓ(!!2." 1- Стотвт.. СНИМЯ"-. .МОй ((О (ã 0 ф I r(rt T, . ) (! (.Итт)гсои—,; -*1. (> т)>>т(СН ГНЯ1(О (т Н ИМЯ Е((>)М ГЕНЕ

>:!PÄ !! H.rrH КВЯДРЯ:: СО СВЕТЯ(.я . Оч <ами В.; г=,«I(квадрата В

:,т . т" тт т(яЦИИ СВЕТОВО "О >ПОТОКЯ т= г,т .—.. ГЕН -T)ЯТО))а =7.

С -:1>)() т(Е-ТТРпс От(0 t)zr)r Стт-I ИЛИ КВЯД— (=: -т)<2 ЭO —;. „-PÈCTPC:ßH ХаРаК г

: ЕР1(ЗУЕ-. )(2С>ДИНЯКОВОСТЬ КОЗФ<)ИЦИЕН :""-> уси) енH!=. бt)o)<1) I)b (елг.:ния инЬОР i . r (O)(>I ((< H1 ВЯЛО В °

;;)(Я;,(n 0 (ОЧт(;1(0 ТИ И((И C.ТОВ 01(H

° (3 4 " - р -> . ЗИ.!1".)2 О И (тие 1<оз<)), Н (-,-, —;С)).т(С," "Ия КЯНЯЛОВ бЛО:- - 2 ) В()! >ЕНИЯ И>!фOP)((ЯЦ((ОБНЫХ CH!ГНЯЛОВ ОТ ((.-т O ) 1 "C >tт)(>

> f- 0>Х;-.-,- Ит(ЫЕ )<О -,r) т)И)гт(Ет() >) УСИ.(2НИЯ .)О:, «ОЫ> 10()С I.pc21>(>) В 0)-,î>tc . 1 9(I

)::(по I>. t )Ба": (2 —.:Р Д.—.:Я -Я-2:(Ого Устp0 (c" I-а и()-воляет повысить точт с" : иь)<СGcH(.я::t тем 0перятивнОЙ

;>POI::. РК;-::. 0:-:-;.ОСТНЫХ ХЯРЯ(<ТЕРИСТИК т) >Нтт»(-, )>г.:<"! ((.1 -,-(л g-30!-, ЕT PB—

-. ) ля быми светов:>-()т(Ioтокя—

::-,: Р"-,.=",(-::НЫМ.-. OT C07.<-"„. I.R I((NCP =„