Фотоэлектрический автоколлиматор

 

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АВТОКОЛЛИМАТОР , содержащий установленный на контролируемом объекте отражательный элемент, источник света, конденсор, светоделитель, фотоприемник , объектив в фокальных плоскостях которого размещены оптически Связанные марка, установленная между конденсором и светоделителем, маска, установленная между светоделителем и фотоприемником, и двуплечий дифференциальный усилитель, выход которого подключен к входу блока обработки информации, отличающийся тем, что, с целью расширения количества измеряемых параметров путем одновременного получения информации об угловом положении, скорости и ускорении контролируемого вращающегося объекта, в него . введен механизм линейного перемещения , марка выполнена в виде непрозрачной диафрагмы с системой прозрачных прямоугольных параллельных щелей, расположенных с равномерным шагом, кинематически связанной с механизмом линейного перемещения маска выполнена в виде непрозрачной диафрагмы с одним центральным и двумя крайними прозрачными отверстиями, / расположенными тлким образом, что SS их геометри еский центр находится (Л на оптической оси, а площадь центс рального отверстия равна сумме площадей двух крайних отверстий, фотоприемник выполнен в виде одного центрального и двух крайних светочувствительных элементов, расположенных на одной подложке, причем 00 центральный светочувствительньтй --4 элемент, установленный напротив |« Ы Ы центрального отверстия маски, включен в одно плечо, а два крайних, установленных напротив крайних . отверстий маски, - в другое плечо дифференциального усилителя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„11871 (51)4 G 02 В 27/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3728122/24-10 (22) 10.04.84 (46) 23.10.85 Бюл. Р 39 (71) Московский институт электронной техники (72) В.Б,Топильский, Н.И.Меньшакова и К.К.Кондрашов (53) 535.885.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 706694, кл. G 01 В 11/26, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N - 528532, кл. G 02 В 27/30, 1974. (54)(57) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АВТОКОЛЛИИАТОР, содержащий установленный на контролируемом объекте отражательный элемент, источник света, конденсор, светоделитель, фотоприемник, объектив в фокальных плоскостях которого размещены оптически

Связанные марка, установленная между конденсором и светоделителем, маска, установленная между светоделителем и фотоприемником, и двуплечий дифференциальный усилитель, выход которого подключен к входу блока обработки информации, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения количества измеряемых параметров путем одновременного получе ния информации об угловом положении, скорости и ускорении контролируемого вращающегося объекта, в него, введен механизм линейного перемещения, марка выполнена в виде непрозрачной диафрагмы с системой прозрачных прямоугольных параллельных щелей, расположенных с равномерным шагом, кинематически связанной с механизмом линейного перемещения маска выполнена в виде непрозрачной диафрагмы с одним центральным и двумя крайними прозрачными отверстиями, расположенными таким образом, что их геометрический центр находится на оптической оси, а площадь центрального отверстия равна сумме площадей двух крайних отверстий, фотоприемник выполнен в виде одного центрального и двух крайних светочувствительных элементов, расположенных на одной подложке, причем .центральный светочувствительнь.й элемент, установленный напротив центрального отверстия маски, включен в одно плечо, а два крайних, установленных напротив крайних отверстий маски, — в другое плечо дифференциального усилителя.

1187133 г

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для угловых измерений, в том числе для измерения углового положения, скорости и ускорения в системах контроля преобразователей угол-код и других углоизмерительных приборах в динамическом режиме.

Цель изобретения — расширение количества измеряемых параметров 10 путем одновременного получения информации.об угловом положении, скорости. и ускорении контролируемого вращающегося объекта.

На фиг.1 представлена функциональ-15 ная схема фотоэлектрического автоколлиматора; на фиг.2 — маска с наложением на нее изображения щелей марки; на фиг.3 — пеленгационная характеристика прибора;на фиг.4 — временные щ диаграммы работы прибора.

Фотоэлектрический автоколлиматор содержит источник 1 света, конденсатор 2, марку 3 в виде непрозрачной

25 диафрагмы с двумя прозрачными прямоугольными щелями М, М>, шириной

У и шагом m контролируемого объекта, I на котором соосно установлен отражающий элемент 4 (например, многогранная призма), длиннофокусный объектив 5, обеспечивающий формирование параллельного светового потока и изображения марки 3, светоделитель 6, осуществляющий разделение светового потока, маску 7, выполнен- 35 ную в виде непрозрачной диафрагмы с тремя прозрачными отверстиями, расположенными так,что их геометрический центр находится на оптической оси,фотоприемник 8,выполненный в ви- 40 де трех светочувствительных элементов; расположенных на одной подложке и установленных напротив маски, двуплечий дифференциальный усилитель

9, входы которого подключены к выхо- 45 дам фотоприемника. 8, блок 10 обра ботки информации и механизм 11 линейного перемещения, например микрометрический винт, кинематически связанный с маркой 3 и осуществляющий 50 ее линейное перемещение. Центральный светочувствительный элемент фотоприемника,установленный напротив центрального отверстия маски S> включен в одно плечо, а два других, установленных напротив крайних отверстий маски 81, S2, — во второе плечо дифференциального усилителя 9. Блок

10 обработки информации содержит компараторы для фиксации моментов ноль-переходов сигнала двуплечего дифференциального усилителя, таймеры для преобразования в цифровой код временных интервалов между ноль-переходами, арифметическое устройство,осуществляющее операцию деления для вычисления угловой скорости и ускорения.

На фиг,2 отверстия маски S,,Я, Я и расположенные за ними светочувствительные элементы фотоприемника совмещены. Площадь центрального отверстия маски равна сумме площадей двух крайних отверстий, т.е.

Прибор работает следующим образом.

Световой поток от источника 1, сформированный конденсатором 2, равномерно освещает марку 3. Изображение щелей марки M„M, с помощью светоделителя 6, объектива 5, отражающего элемента 4 проектируется в плоскость маски 7 (фиг.2). При повороте отражающего элемента 4 на угол (происходит перемещение изображений щелей марки в плоскости маски на величину х = 2fI tg <р

У где f — фокусное расстояние:

И объектива 5, если Cp « —, то

x = 2f g . При этом фотоприемник 8 вырабатывает сигналы I<, I трапецеидальной формы (фиг.3а).

При прохождении изображения каждой прозрачной щели марки относительно маски,на выходе дифференциального усилителя формируется выходной сигнал U (фиг.Зб), соответствующий выражению

U=X(eq+ e,+ С,), (1) где К вЂ” коэффициент преобразования дифференциального усилителя.

Указанный выходной сигнал дифференциального усилителя, определяющий пеленгационную характеристику прибора, имеет две точки внутренних ноль-переходов: положительный ноль-переход в точке В и отрицательный — в точке

А. Положение этих точек на оси ср стабильно, определяется только шириной

У прозрачной щели марки и не зависит ни от изменения светового потока источника 1 (в силу дифференциального включения светочувствительных элементов фотоприемника), ни от изменения

1187133

Фиг.7

Фиг.2 з чувствительности фотоприемника (в силу одинаковых характеристик свето- . .чувствительных элементов S, S, S» выполненных на одной подложке). Моменты появления в выходном сигнале внутренних ноль-переходов фиксируются блоком 10 обработки информации (фиг.4а). Эти импульсы являются импульсами опроса контролируемого вра-. щающегося преобразователя. Так как 10 марка выполнена в виде непрозрачной диафрагмы с двумя прозрачными щелями,то на выходе дифференциального усилителя возникает две пары (по количеству щелей марки ) выходных !5 сигналов представленных на

i фиг. 4б.

Эти импульсы используются как для фиксации мгновенного углового положения, так и для одновременного определения динамических характеристик контролируемого преобразователя.

Блок 10 обработки информации представляет собой микро-или мини — ЭВИ и осуществляет операции ввода сигнала с выхода двуплечего дифференциального усилителя, преобразования временных интервалов в код, деление, вычитание и запоминание кодов.

Блок обработки информации имеет три выхода. С-выхода 1 снимаются импульсы опроса контролируемого преобразователя, с выхода 2-код его скорости,с выхода3 -код егоускорения.

1187133

Составитель Г.Татарникова

Редактор С.Патрушева Техред З.Палий Корректор И.Эрдейи

Заказ 6548/53 Тираж 525 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, 4/5

Филиал 1Йф "Патент", г.Ужгород, ул. Проектная, 4