Устройство для измерения угловых перемещений объекта

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть применено для измерения угла поворота объекта в одной плоскости. Цель изобретения - повышение точности измерения. Пучок света от когерентного источника 1 разделяется светоделителем 2 на два пучка, каждый из которых проходит через оптический блок, скрепленный с объектом, попадает на концевой отражатель 4 (или 5), отражается в обратном направлении и образует на выходе светоделителя 2 интерференционную картину. При вращении оптического блока 3 длина пути лучей в одном плече интерферометра увеличивается, а в другом плече уменьшается , при этом интерференционные полосы перемещаются , пересекая фотоприемник приемного блока 6 и образуя на его выходе последовательность электрических импульсов. Подсчет числа импульсов, пропорционального углу поворота объекта, осуществляется с выхода одной из площадок фотоприемника. При пересечении части пучка света, вырезаемой апертурой площадки фотоприемника, гранью призмы оптического блока 3 подключается другая площадка фотоприемника, апертура которой сдвинута относительно первой по окружности в направлении вращения оптического блока 3. При смещении пучка с грани призмы вновь подключается первая площадка фотоприемника. Управление переключением каналов приемного блока 6 осуществляется с помощью фотоприемников 7 и 8, расположенных в плечах интерферометра таким образом, что при пересечении пучков света гранями призм оптического блока лучи, отраженные от зеркальных фасок, попадают на один из фотоприемников . 1 3. п. ф-лы, 3 ил. g (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН дц 4 G 01 В 11 26

1 !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг f

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4121446/24-28 (22) 22.09.86 (46) 15.08.88. Бюл. № 30 (72) В. Н. Аноховский (53) 531.715.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 711352, кл. G Ol В 11/26, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть применено для измерения угла поворота объекта в одной плоскости. Цель изобретения — повышение точности измерения. Пучок света от когерентного источника 1 разделяется светоделителем 2 на два пучка, каждый из которых проходит через оптический блок, скрепленный с объектом, попадает на концевой отражатель 4 (или 5), отражается в обратном направлении и образует на выходе светоделителя 2 интерференционную картину.

При вращении оптического блока 3 длина пути лучей в одном плече интерферометра увеличивается, а в другом плече уменьшаетÄÄSUÄÄ 1416864 А 1 ся, при этом интерференционные полосы перемещаются, пересекая фотоприемник приемного блока 6 и образуя на его выходе последовательность электрических импульсов. Подсчет числа импульсов, пропорционального углу поворота объекта, осуществляется с выхода одной из площадок фотоприемника.

При пересечении части пучка света, вырезаемой апертурой площадки фотоприемника, гранью призмы оптического блока 3 подключается другая площадка фотоприемника, апертура которой сдвинута относительно первой по окружности в направлении вращения оптического блока 3. При смещении пучка с грани призмы вновь подключается первая площадка фотоприемника. Управление переключением каналов приемного блока 6 осуществляется с помощью фотоприемников 7 и 8, расположенных в плечах интерферометра таким образом, что при пересечении пучков света гранями призм оптического блока лучи, отраженные от зеркальных фасок, попадают на один из фотоприемННКоВ. 1 3. п. фatbl, 3 ил.

1416864

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к оптико-механическим приборам для измерения угловых величин, и может быть использовано, в частности, для прецизионного измерения любых углов поворота объекта в одной плоскости, например в качестве датчика угол — код.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — апертуры фотоприемников и взаимное расположение вырезаемых частей светового пучка; на фиг. 3 — структурная схема приемного блока.

Устройство (фиг. 1) содержит источник 1

- света, двухлучевой интерферометр, содержащий светоделитель 2, оптически кольцевой блок 3, выполненный из набора нечетного числа призм, расположенных радиально, с зеркальными фасками, соединенных так, что поверхности призм расположены наклонно к оси вращения, параллельной оси симметрии интерферометра, концевые отражатели 4 и 5, приемный блок 6, два фотоприемника 7 и 8 для переключения каналов в приемном блоке, выходы которых соединены с входом приемного блока.

Приемный блок (фиг. 3) состоит из двухплощадочного 9, 10 фотоприемника, выходы которого соединены с входами усилителей 11 и 12, выходы которых соединены с входами формирователей 13 и 14, выходы которых соединены с входами счетчиков 15 и 16, а выходы счетчиков соединены с входом сумматора 17. Выходы фотоприемников 7 и 8 соединены с входом усилителя 18, выход которого соединен с входом формирователя 19 управляющих сигналов, выход которого соединен с входом счетчика 16 второго канала и через инвертор 20 — с вторым входом счетчика 15 первого канала, второй выход которого с m-го разряда соединен с вторым входом счетчика 16 и через инвертор 20 — с вторым входом счетчика 15, выход сумматора

17 соединен с входом дешифратора 21, выход последнего соединен с входом блока 22 индикации.

Устройство работает следующим образом.

Свет от источника 1 (фиг. !) падает на плоскопараллельную светоделительную пластину 2 и разделяется на два пучка, каждый из которых падает на оптический блок 3, проходит через него и падает на концевой отражатель 4 (или 5), установленный перпендикулярно лучам, отражается от него и возвращается по тому же пути до светоделительной пластины 2, пс)сле которой пучки совмещаются, образуя интерференционную картину на фоточувствительных площадках фотоприемника приемного блока 6.

При вращении кольцевого оптического блока 3, закрепленного на обьекте, интерф»ренционная картина перемещается и считы5

:/5 пается апертурой фотоприемника канала. На фиг. 2 показано положение апертур фотоприемников, расположенных симметрично относительно осн светового пучка, где lll часть пучка, попадающая в апертуры фото»риемников 7 и 8, à I u II — части пучка, попадающие в апертуры фотоприемника 9 и 10 приемного блока 6. Части луча 1 и 11 каналов могут находиться «а разных поверхностях, а средняя часть луча

Ill — - на поверхности зеркальной фаски. Отраженная от фаски часть луча 111 попадает на фотоприемник 7, который переключает каналы в приемном блоке. Отключается второй 11 и включается первый I канал после отсчета заданного числа полос приемным блоком 6 канала 1, соответствующих углу поворота оптического блока, при котором весь световой диаметр луча находится на одной поверхности. Затем каналы переключаются обратно. В случае перехода луча с поверхности одной призмы на поверхность другой сигнал переключения поступает с противоположного фотоприемника 10, на который попадает часть отражен»ого от другой зеркальной фаски луча. Операция переключения каналов повторяется.

11риемный блок 6 работас!. следующим обра 3ом.

Сигналы с фотоприемника 9. 10 поступают в усилители !1 и 12, формирователи 13 и 14, счетчики 15 и 16, при этом работает сначала второй канал, т. е. счетчик !6 включен, а счетчик !5 выключен. При попадании света части lll пучка от зеркальной фаски на одном из фотоприемников 7 или 8 появляется сигнал, который усиливается усилителем 18, посту»ает в формирователь 19, который формирует сигнал управгц ния счетчиками, поступающий на ревсрснвный вход счетчика 16 и отключа T его, в этот момент сHI!ldë поступает также через инвертор 20 на реверсивный l3i» счетчика 15 и вклю гает ei.o. При о) с I!.те заданного числа и»терференцион»ы, полос в m-м разряде в счетчике 15 I!os»3..:-:ется «!», т. е. сиги; л, к<лорый отклк);..: через инвертор 20 этог жс с етчик, и вк,:н.чается счетчик 16 и так»ри переходе нуч ков с одних поверхностей па другие операция повторяется. Информация со счетчиков

15 и 16 поступает в сумматор !7, который осуществляет операцию сложеI!пя, затем— в дешифратор 21, из которого поступает в блок 22 индикации.

Формула изобрствнс;.ч !. Устройство для измере пя угловых перемегцений объекта, содержа шс е источник света, двухлучевой и» гор с)«.)с)метр. содержащий светоделитель, Uliò!I,сс.нй блок, выполненный общим для д)3).х .Iv ь и пнтерфсрометра и предназначаемый для,;;г)епления с обьектом, два концевых огр.rI,,! еlH. установленных перпсндикуляно лi ча:,:,ыxoдящим из оптического блока, I!I».. мпы:I!i,. к, 1416864 установленный на выходе интерферометра, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено двумя фотоприемниками, установленными по одному в каждом плече интерферометра, выходы которых связаны с входом приемного блока, а оптический блок выполнен в виде набора жестко скрепленных между собой нечетного числа идентичных оптических прозрачных ромбических призм, расположенных радиально относительно оси симметрии, совпадающей с осью вращения обьекта, фасками на ребрах, обращенных в сторону светоделителя, с нанесенным на них зеркальным покрытием, а фотоприемники установлены так, что их чувствительные площадки расположены в зоне облучения лучами света, отраженными от зеркальных фасок.

2. Устройство по п. 1, отлича>ои ееся тем, что приемный блок содержит двухплощадочный фотоприемник, три усилителя, три формирователя, два счетчика, инвертор, сумматор, дешифратор, блок индикации, причем выходы двухплощадочного фотоприемника связаны с входами первого.и второго усили. телей, вход третьего усилителя связан с выходами фотоприемников, установленных в плечах интерферометра, выходы усилителей связаны с входами формирователей, выходы

5 первого и второго формирователей связаны с первыми входами соответственно первого и втор>ч о счетчиков, выход третьего формировател,i вязан с вторым входом второго c÷åò÷èêÿ I : >срез инвертор — с вторым входом первог(: « .:тчика, выходы счетчиков связаны с вхо,ц»: сумматора, выход которого связан с входом .ц,»нфратора, выход дешифратора связан « i> )äoì блока индикации, выход m-го разрн „.::, рвого счетчика связан с вторым входо.ч;>» ; ого счетчика и через

15 инвертор --- с вт >> > и входом первого счетчика, где 111 — н»>:«р разряда первого счетчика, заполняемьн>> ii1>ll повороте оптического блока от пол> н. нля, соответствующего попаданию отраж »н> и> от зеркальной фаски света на один н ф >гоприемников, расположенных в плеча. интерферометра, до Ноложения, соответстм ющего полному смещению пучка света « зеркальной фаски на рабочую грань призмы.

1416864

l

I

Составитель H. Захаренко

Редактор М, Петрова Тсхрсд И. Верес Корректор В. Романенко

Заказ 4058140 Тираж 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета (:CCP по делам изобретений и открытий

l! 3035, Москва, Ж 35, 1заушская наб., д. 4!5

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