Устройство для определения координат движущегося объекта

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам для определения координат объекта, произвольно перемещающегося в замкнутом трехмерном пространстве, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и станкостроении. Целью изобретения является повьшение точности путем исключения погрешностей от неодновременного и дискретного измерения углов между направлениями регистрации . Устройство имеет не менее квух. следящих систем, содержащих фотоприемники с двумя парами накрест лежащих светоэлементов, каждая система автономно отслеживает положение объекта из соответствзпощих точек привязки , и вычислительный блок дает общий результат измерения координат по дан- :ным следящих систем. 4 ил. (О (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСОУБЛИК (19) (11) {50 4 G 01 В 21 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3587523/24-28 (22) 03.05,83 (46) 15.05.86. Бюл. № 18 (71) Иркутский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (72) С.В.Елисеев и Н.И.Токарский (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1037062, кл. G 01 В 11/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ДВИЖУЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам для определения координат объекта, произвольно перемещающегося в замкнутом трехмерном пространстве, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и станкостроении. Целью изобретения является повышение точности путем исключения погрешностей от неодновременного и дискретного измерения углов между направлениями регистрации. Устройство имеет не менее двух следящих систем, содержащих фотопри-. емники с двумя парами накрест лежащих светоэлементов, каждая система автономно отслеживает положение объекта из соответствующих точек привязки, и вычислительный блок дает общий результат измерения координат по данным следящих систем. 4 ил.

123!407 2

1О!

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам для определения координат объекта, произвольно перемещающегося в замкнутом трехмерном пространстве, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и станкостроении.

Цель изобретения — повышение точности определения координат движущегося объекта и упрощение конструкции путем исключения погрешностей от неодновременного и дискретного измерения углов между направлениями регистрации.

На фиг;1 изображена схема определения координат объекта; на фиг.2 структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.3 — принципиальная схема следящей системы; на фиг.4 вид А на фиг.3.

Устройство содержит точечный источник 1 света, жестко закрепляемый на объекте 2, два (или более) фотоприемника 3 и 4, установленные на следящих системах 5 и 6 соответственно, расположенных в точках регистрации (привязки), и вычислительный блок 7. Каждый из фотоприемников 3 и 4 содержит две пары накрест лежащих светочувствительных элементов 8, 9 и 10,11, закрепленных на плоском основании 12 и разделенных перегородками 13. Каждая из следящих систем 5 и 6 состоит из двух однотипных каналов 14 и 15, каждый из которых содержит дифференциальный усилитель 16, два усилителя 17 и 18 мощности, исполнительный механизм 19 и потенциометр (20 в канале 14 и 21 в канале

l5), причем исполнительный механизм

19 им ет реверсивньп двигатель, например двигатель постоянного тока, и механизм передачи движения, например муфту сцепления или зубчатую передачу. В каналах 14 и 15 использованы соответственно двигатели 22 и 23. Основание 12 каждого фотоприемника жестко закреплсчо на оси 24 соответствующей следящей системы 5 или 6.

Ось 24 размещена на вилке 25 с возможностью реверсивного вращения и механически соединена с валом дв:игателя 23 и ползуном потенциометра 21.

Ось вилки 25 связана механически с валом двигателя 22 и ползуном потенциометра 20. Выходы каждой пары светочувствительных элементов подключе20

40 ф5

55 ны через входы каналов 14 и 15 к входам дифференциального усилителя 16, выходы которого через усилители 17 и 18 мощности соединены с входами исполнительного механизма 19, механически связанного с.ползуном потенциометра в каждом из каналов, Выходы всех потенциометров подключены к входам вычислительного блока 7 ° Точки привязки размещены на прямой, не пересекающей границ пространства перемещения объекта.

Устройство работает следующим образом.

Элементы фотоприемников 3 и 4, oIIтически связанных с источником 1, преобразуют световой сигнал в пропорциональный по величине электрический потенциал. Потенциалы с выходов каждой пары светоэлементов, например

8,9 для канала 14, поступают на вхо ды усилителя 16, разность потенциалов между выходами которого пропорциональна разности освещенностей этой YIppbI светоэлементов. Выходные потенциалы через усилители 17 и 18 поступают на входы, например, двигателя 22 механизма 19 в канале 14, и двигателя 23 в канале 15. Каждый из двигателей 22 и 23 поворачивает фото. приемники 3 и 4 вокруг одной из двух взаимно перпендикулярных осей, например двигатель 23 вокруг оси 24, а двигатель 22 вокруг оси вилки 25, стремясь к выравниванию освещенностей пары элементов, подключенных к входу канала, в котором он размещен.

Так системы 5 и 6 осуществляют непрерывное слежение за источником !. Поворачивая фотоприемники 3 и 4, двигатели ?2 и ?3 одновременно перемещают ползуны потенциометров 20 и 21, связанньгх с ними механически. Так происходит непрерывное измерение углов поворота систем 5 и 6 вокруг взаимно перпендикулярных оси 24 и оси вилки

25, которая также перпендикулярна к прямой, соединяющей фотоприемники 3 и 4 (фиг,l) . С выходов потенциометров сигналы, пропорциональные углам м и в "истеме 5 и Р и (в системе

6, поступают на входы блока 7, на выходе которого получают числовые значения координат Х, Y u Z источника l, а следовательно, объекта 2, произвольно перемещающегося в трех— мерном пространстве.

3 . 1231

Формула изобретения

Устройство для определения координат движущегося объекта, содержащее точечный источник света, устанавливаемый на объекте, фотоприемники, закрепленные в точках регистрации, и вычислительный блок, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности определения координат и упрощения конструкции, оно снабжено не менее чем двумя следящими системами, каждая из которых содержит два идентичных канала, каждый иэ которых состоит из дифференциального 15 усилителя, двух усилителей мощности, исполнительного механизма с двигателем и потенциометра, а каждый фотоприемник выполнен в виде двух пар накрест лежащих светочувствительных элементов, размещенных на плоском основании и разделенных перегородками, каждый фотоприемник закреплен на соответствующей следящей системе с возможностью реверсивного вращения вокруг двух ортогональных осей и оптически связан с источником света, выходы каждой пары светочувствительных элементов через входы канала подключены к входам дифференциального усилителя, выходы которого через усилители мощности соединены с входами двигателя в исполнительном механизме,,связанного механически с по тенциометром, а выходы потенциометров всех каналов подключены к входам вычислительного блока.

1231407 я иИ

Составитель F.. Гле.зкова

Техред И.Попович Корректор В.Синицкая

Редактор А.Orap

Заказ 2556/47 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, И-35, Раупская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4