Датчик положения линзы

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК (51)л 6 01 В 21/00

УДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ДОМСТВО СССР

СПАТЕНТ СССР}

АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 ) 4920167/28 (2 ) 19.03.91 (4 ) 30,08.93. Бюл, N 32 (7 ) Научно-исследовательский технологиче кий институт оптического станкостроеи я и вакуумной техники (7 ) В.В.Беликеев,. Г.А,Мытник, И,И,Селицк и и Н,А,Хомутовский (5 ) Авторское свидетельство СССР

М 787891, кл. G 01 В 11/00, 1979.

Патент США 1чг 4589773, кл G 01 В 11/00, 1981. (54) ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ ЛИНЗЫ (5 ) Изобретение относится к измерительн и технике и может быть использовано в ус, ройствах для определения местоположеИзобретение относится к .измерительн и технике и может быть использовано в ус: ройствах определения местоположения л нз, выполненных на основе координатночу ствительных фотоприемников (квадранто ).

Цель изобретения — повышение точно- . ст измерения путем обеспечения постоянст а спектра излучения источника света, а та же обеспечение возможности применен в качестве источника света когерентных излучателей.

Введение в датчик положения линзы м сштабного усилителя, вход которого подкл чен к выходу сумматора, а выход — к вх ду опорного сигнала АЦП, позволяет выхо ной суммарный сигнал с координатночу ствительного фотоприемника (максим льно ожидаемый по амплитуде при ко троле линзы) усилить до максимально

50 Ä 1837157 ния линз, выполненных на основе координатно-чувствительных фотоприемников (квадрантов). Целью изобретения является повышение точности. Датчик содержит оптически связанные источник 2 света, оптическую систему 3, координатночувствительный фотоприемник 4. выходы которого подключены к сумматору 5, и дифференциальный усилитель б, выход которого подключен к аналоговому входу АЦП 7.

Для повышения точности измерения введен масштабный усилитель 8, вход его подключен к выходу сумматора 5, а выход — к входу опорного сигнала АЦП 7, В источнике света может быть использован когерентный излучатель, 1 э,п.ф-лы, 1 ил. допустимой величины опорного сигнала применяемого типа АЦП, Этим самым получить опорный сигнал, который будет изменяться во время работы (только в сторону уменьшения). из-за раэличной светоотражающей (светопропускающей) способности контролируемых линз, синхронно и в одинаковом соотношении с выходным сигналом дифференциального усилителя, поступающим на аналоговый вход АЦП.

При этом показания АЦП в цифровом виде изменяться не будут, так как соотношение цены младшего значащего разряда (МЗР) и опорного напряжения останется постоянным.

Таким образом, не изменяя яркости излучения источника света, получена возможность стабилизировать показания датчика положения линзы при изменении отражающей -(пропускающей) способности

1837157 контролируемых линз. тем самым избежать изменения спектра источника света, а значит повысить точность измерения, а также обеспечить воэможность применения в качестве источника когерентных излучателей, у которых мощность излучения не регулируется.

На чертеже показан датчик положения контролируемой линзы 1, содержащий оптически связанные источник 2 света, оптическую систему 3, координатночувствительный фотоприемник 4, выходы которого подключены к соответствующим входам сумматора 5 и дифференциального усилителя 6, выход последнего подключен к аналоговому входу АЦП 7. а также масштабный усилитель 8, вход которого подключен к выходу сумматора 5, а выход — к входу опорного сигнала АЦП 7, В качестве источника 2 света может быть использован когерентный излучатель (лазер).

Принцип работы датчика поло>кения линзы заключается в следующем.

Луч света источника 2 через оптическую систему 3 падает на контролируемую линзу

1. отражаясь от которой (проходя сквозь которую) опять попадает в оптическую систему 3, с помощью которой на кооодинатно-чувствительном фотоприемнике 4 формируется световое пятно нужной формы, местоположение которого на фотоприемнике 4 определяет поло>кение (децентричность, угол отклонения, положение по высоте) контролируемой линзы 1, Фотоэлектрические сигналы с выходов координатно-чувствительного фотоприемника 4 поступают на соответствующие входы сумматора 5, а также на соответствующие входы дифференциального усилителя 6, С помощью сумматора 5 вычисляется суммарный сигнал со всех выходов фотоприемника

4, который не изменяется при перемещении светового пятна по фотоприемнику 4, однако изменяется, причем синхронно и в одинаковой степени, с изменением, светоотражающей (светопропускающей) способности контролирумых линз 1.

С помощью дифференциального усилителя 6 определяется в аналоговом виде разностный сигнал между каждой из частей (полукоординат) координатно-чувствигельного фотоприемника 4, который несет в себе информацию о местоположении светового пятна на последнем, которая в свою очередь определяет положение контролируемой линзы 1, С выхода дифференциального усилителя 6 разностный сигнал поступает на аналоговый вход АЦП 7, где он преобразуется в цифровой код числа, которое дает количественную оценку местоположения контролируемой линзы 1. С выхода сумматора 5 сигнал поступает на вход масштабного усилителя 8, где он при максимально ожидаемой величине на входе. а это наступает, когда контролируемая линза 1 имеет максимальный коэффициент отражения (пропускания) света, усиливается до максимально допустимой величины опорного сигнала конкретного (выбранного) типа АЦП 7.

Этим формируется опорный сигнал, который и подается на соответствующий вход

АЦП 7. Но теперь этот сигнал во время работы изменяется (только в сторону уменьшения) из-за различной отражающей

15 (пропускающей) способности контролируемых линз 1 синхронно и в одинаковом соотношении с выходным сигналом дифференциального усилителя 6, поступающим на аналоговый вход АЦП 7. При таком

20 изменении сигналов на обоих входах АЦП 7, на его выходе информация в цифровом виде изменяться не Ьудет, та как соотношение цены по амплитуде младшего значащего разряда (M3P) (а тем более старших разрядов) и опорного напряжения АЦП 7 останется постоянным, Эта информация будет изменяться лишь при изменении сигнала на аналоговом входе АЦП 7 и неизменной амп-. литуде на входе опорного сигнала, а это имеет место только при перемещении светового пятна по координатно-чувствительному фотоприемнику 4, которое количественно и определяет положение контролируемой детали 1.

Таким образом, при неизменной яркости(а значит и спектре излучения) источника

2 света показания датчика поло>кения линзы

1 при изменении их отражающей (пропускающей) способности стабилизированы, тем

40 самым исключено появление на фотоприемнике 4 интерференционных полос, который возникали в прототипе из-за дифракции при изменении спектра излучения источника 2 света и вносили искажения формы светово45 го пятна, что понижало точность измерения.

Кроме того, обеспечена возможность применения в качестве источника 2 света когерентных излучателей, у которых мощность излучения из-за особенностей устройства не регулируется. Это улучшает качественно характеристики датчика перемещения линзы и расширяет его функциональные возможности.

Использование предлагаемого датчика позволяет по сравнению с прототипом повысить точность измерения, а также применить в качестве источника света когерентный излучатель (лаэер), что существенно расширяет возможности его применения.

1837157

Составитель Н, Хомутовский

Техред М,Моргентал Корректор А. Обручар редактор эказ 2859 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Формула изобретения

1, Датчик положения линзы, содержаий оптически связанные источник света, птическую систему и координатно-чувстительный фотоприемник, сумматор, 5 ифференциальный усилитель и аналогоифровой преобразователь, выходы фоториемника подключены к соответствующим ходам сумматора и дифференциального силителя, выход последнего подключен к 10 аналоговому входу аналого-цифрового преобразователя. отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен масштабный усилитель, вход которого подключен к выходу сумматора, а выход -- к входу опорного сигнала аналогоцифрового преобразователя.

2. Датчик по и. 1, отличающийся тем, что, источник света выполнен в виде когерентного излучателя.