Оптико-электронный датчик положения объекта
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения линейных перемещений , например, шара с. отражающей поверхностью, вывешенного в неконтактном подвесе. Целью изобретения является упрощение конструкции и уменьшение габаритов за счет исключения механических элементов , что достигается применением позиционно-чувствительного (квадрантного) фотоприемника . В оптической системе объективзеркало увеличение равно К г, где d - расстояние от фотоприемника до объектива, f - расстояние от объектива до центра зеркала (сферы), т. е. в датчике есть «оптический рычаг. При смещении на X пятно на фотоприемнике смещается на КХ (чувствительность возрастает в К раз). Положительный эффект может быть достигнут путем уменьшения радиуса выпуклого зеркала , т. е. величины /. 1 ил. С2 $3 (Л ю ьо со ел
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1229572
А1 (51) 4 G 01 В 21 00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3549160/24-28 (22) 16. 12.82 (46) 07.05.86. Бюл. № 17 (71) Научно-исследовательский институт прикладной математики и кибернетики при
Горьковском государственном университете им. Н. И. Лобачевского (72) А. Н. Егорычев, А. А. Потапов и Л. С. Привер (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 894353, кл. G 01 В 11/00, 1981. (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК
ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения линейных перемещений, например, шара с отражающей поверхностью, вывешенного в неконтактном подвесе. Целью изобретения является упрощение конструкции и уменьшение габаритов за счет исключения механических элементов, что достигается применением позиционно-чувствительного (квадрантного) фотоприемника. В оптической системе объектив2d зеркало увеличение равно К = —, где d—
1 расстояние от фотоприемника до объектива, f — расстояние от объектива до центра зеркала (сферы), т. е. в датчике есть «оптический рычаг». При смещении на Х пятно на фотоприемнике смещается на КХ (чувствительность возрастает в К раз). Положительный эффект может быть достигнут путем уменьшения радиуса выпуклого зер- щ
И кала, т. е. величины f. 1 ил, 1229572
Фориула изобретения
1) ! ( р
ВНИИПИ Заказ 2223/39 Тираж 670 Подписное
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, служит для бесконтактных измерений линейных перемещений объектов. Объектом измерений может быть также шар с оптически отполированной отражающей поверхностью, вывешенный в неконтактном подвесе.
Целью изобретения является упрощение конструкции и уменьшение габаритов устройства за счет исключения механических элементов.
На чертеже показана схема оптикоэлектронного датчика положения объекта.
Датчик содержит источник 1 модулированного света (светодиод), генератор 2 прямоугольных импульсов, связанный с ним, установленные по ходу светового луча диафрагму 3 с (круглым) отверстием, светоделитель (призму-куб) 4, объектив 5, позиционно-чувствительный (квадрантный) фотоприемник 6 и электронную схему 7 преобразования сигналов. В схему оптического тракта входит также выпуклое сферическое зеркало 8, связанное с объектом измерений (не показан) . Оптические элементы установлены в цилиндрическом корпусе 9.
Светочувствительная площадка фотоприемника 6 и диафрагма 3 расположены в сопряженных плоскостях изображений оптической системы, состоящей из выпуклого зеркала 8 и объектива 5, фотоприемник 6 и объектив 5 установлены один напротив другого на основаниях цилиндрического корпуса 9, а источник 1 — на его боковой поверхности.
Электронная схема 7 содержит два дифференциальных усилителя, присоединенных соответственно к двум парам противоположно размещенных элементов квадрантного фотоприемника 6, а также два синхронных детектора, управляемые от генератора 2 и соединенные с выходами усилителей. (Элементы электронной схемы на чертеже не показаны).
Устройство работает следующим образом.
Объектив 5 создает изображение отверстия диафрагмы 3 в центре сферической поверхности О выпуклого зеркала 8 при совмещении оптических осей источника 1 и зеркала 8. Поскольку лучи, выходящие из объектива 5, падают на зеркало 8 по нормалям к его поверхности, после отражения изображение создается в центре чувствительной площадки фотоприемника 6, в этом случае сигналы с четырех его элементов имеют одинаковую величину и на выходе дифференциальных усилителей по каждой из координат сигнал равен нулю.
Если объект измерений вместе с зеркалом 8 сместится перпендикулярно оптической оси по одной из координат, то сигналы с одной нары элементов квадрантного фотопри10 емника 6 становятся различными. На выходе соответствующего дифференциального усилителя появится сигнал в виде меандра, который с помощью синхронного детектора преобразуется в постоянное напряжение, пропорциональное смещению объекта.
Расчет на основании геометрической оптики показывает, что увеличение оптической системы объектив-зеркало равно
2d
Г
20 где d — расстояние от фотоприемника 6 до объектива 5;
f — расстояние от объектива 5 до центра сферы О.
Это значит, что у устройства есть «оп25 тический рычаг», смещение объекта íà х вызывает перемещение изображения на фотодиоде на расстояние кх. При этом чувствительность возрастает в К раз.
Оптико-электронный датчик положения объекта, содержащий цилиндрический корпус, источник модулированного света, установленные последовательно в корпусе по ходу светового луча диафрагму с отверстием, светоделитель, объектив и фотоприемник, оптически связанное с объективом выпуклое сферическое зеркало, связываемое с объектом, и электронную схему преобразования сигналов фотоприемника, фотоприемник и объектив установлены один напротив другого на основаниях цилиндрического корпуса, отличающийся тем, что, с целью упро|цения конструкции и уменьшения габаритов, источник модулированного света ус45 тановлен на боковой поверхности цилиндрического корпуса, а фотоприемник выполнен позиционно-чувствительным.
