Фотоэлектрический приемник дифракционного створофиксатора

 

« l 432333

Союз Советских

Социалистических

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Реснублик (б1) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 29.03.72 (21) 1764241/18-10 (51) Ч. Кл. G OIC 3/06 с:1рисоединением заявки— (32) Приоритет—

Опубликовано 15.06.74. Бюллетень М 22

Дата опубликования описания 30.06.75 государственный квинтет

Совета Министров СССР но делам изобретений

Н OTKPblTNil (53) УДК 528.52 (088.8) (72) Авторы изобретения

Е. В. Тузов (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИК

ДИФРАКЦИОН НОГО СТВОРОФИКСАТОРА

Изобретение относится к области высокоточных геодезических измерении и, в частности, к устройствам для дифракционного створенпя по методу «трех точек».

Известны фотоэлектрические приемники сканирующего преобразования дифракционных створофиксаторов, основанные на преобразовании величины нестворности в пропорциональньш ей временной интервал, преобразуемый затем в числоимпульсный код путем

"-аполнения этого интервала импульсами кварцевых часов.

Получение заполняющих импульсов «е от кварцевых часов, à GT датчика скорости вращения сканирующего элемента, выполненного в виде системы чередующихся прозрачных и пеllрозрачных сек-,оров позволяет исключить влияние нестабильности скорости сканирования на точность определения величины нестворности.

Однако возросшие требования к точности створных работ вынуждают наносить секторы с угловым размером в несколько секунд. При этом основным затруднением в применении таких датчиков скорости сканирования является трудность (или практическая невозможность) нанесения секторов с требуемой угловой точностью их взаимного расположения, вследствие чего не обеспечивается необходимая точность регистрации величины нестворности.

Для уменьшения Iiol.petitnocr»»s-за неточности изготовления датчика cKopocTII сканирования в предлагаемом приемнике датчик скорости сканирования выполнен в виде металлического кольца с помещенным внутри него металлическим диско;l, cìåÿíûå поверхности которых изготовлены зубчатыми.

На фиг. 1 схем",TII-låcêè изображен пре 1лагаемый фотоприемник; фиг. 2 It 3 поясняют принцип преобразов".íttÿ координат центра светового пятна интерференционной картины в числоимпульсный код.

Интерференционная картина, сформированная зонной иlàcòèíoé, в форме крестообразного светового пятна 1 (фиг. 1) спроектирована на маску 2 с криволинейными щеля»tlt, 20 за которой расположен вращающийся в направлении стрелки С сканирующий диск 8 с радиальной щелью 4. Световой поток пятна

1, проходящий через текущую точку пересечения щели 4 со щелями маски 2, собирается посредством оптической системы 5 на фотоэлектрическом преобразователе 6. На общей оси с диском 8 посажен ротер 7 тахогенератора, вращающийся синхронно с диском 8.

Статор 8 тахогенераторя негодвпжен и связан в электрическом отношении с блоком 9

432333

15

20 (2) и, и»

fl= — — —, 60 (3) б5 обрабОтки информац!!«1 как и фотоэлектр!1чс ский преобразователь 6.

Сканирующий диск 8, располагающийся позади маски 2 в непосредственной близости от последней, вращается по часовой стрелке (стрелка С на фиг. 2) и радиальная щель 4 изображена в одном из положений ири вращении диска 8, когда эта «цель расположена на оси ОГ. Радиальная длина щели 4 такова, что она последовательно периодически перекрывает каждую точку криволинейных щелей маски 2, симметрично раcïîëîæåííûõ относительно осей ОХ и ОУ, проходящих через центр в!ращения ди ска 8 (точка О) и стартовые от,верстия 10, раоположенные иа осях АО и ВО.

Длина щелей маски 2 такова, что щели лежат в пределах углов 71ОВ и ВОЕ, равных л/2 радиан.

Задачей сканирующего узла (маска 2 и диск 8) является генерация световых импульсов, несуи1их информацшо о координатах Х и Y центра крестообразного светового пятна

1 относительно точки О, являющейся центром сканирующей системы и одновременно точкой с известными пространственными координатами.

Для щели, расположенной симметрично относительно оси OY и предназначенной,для определения координаты Х, радиус средней линии щелей маски 2 (фиг. 2) удовлетворяет следующему уравнению (в пределах углов а,— а,1ои — p),1а

R. =Ro+ARo=Ro °,.„ ... (1) ! для щели, расположенной с:1мметр«!чио отпосительно оси ОХ и предназначенной для определения координаты У, !

R3 =Rо+ЛЯо=1, .

S i «I

В уравнениях (1) и (2) введены следующие обозначения величин:

R и Р!3 — величина изменяющегося радиусВ средней линии щели, симметричной относительно оси ОУ, и щели, симметричной относительно оси ОХ, соответственно; — начальное (наименьшее) значение переменных радиусов R. u имеющее место в случае, когда R«1 R;, совмещены с осями

OY и ОХ соответственно, т. е. когда а — а=P= — P=О. Отсчет значений а и — а должен производиться от оси +ОУ .против часовой и по часовой стрелке соответственно, а углов 1о и против часовой и по часовой стрелке соответствен io, но относительно оси — ОХ;

Зо

ARo — приращение радиуса Ро с ростом углов а, — а, Р и — P, обеспе швающее линейную завис!!мость между координатами и углами поворота диска 8; (а) и (р) — значения углов а, — а, р и — р, взятые по модулю и вь!раженные в радианах.

С практической точки зрения целесоооразиее оси ОХ и OY перенест:i параллельно самим себе таким образом, чтобы точка пересечения осей (точка О) совместилась с центром стартового отверстия 10, лежащего на радиусе

АО. Тогда координаты центра сзстового иятна Х и У будут определяться относительно, центра этого стартового отверстия, Оси новой (перемещенной) системы координат обозначеиы на фиг. 2 .как +ОУ и -+ОХ .

Ротор 7 (фиг. 1) тахогеисратора, вр",ùàþщийся вместе с диском 8, так как он 1юсажен на общем валу с последним, выполнен из металла в виде короткого цилиндра, на образующей поверхности которого выполнены зуоья.

Такое жс количество зубьев выпо".íåíî на виутрсиисй иовсрхност!! металлического кольца, выполняющего роль статора 8 и охватывающего ротор 7.

Устройство работает следующим образом.

При вращении диска 3 (фиг. 2) ио стрелке

С И1)оисхОДит мОДУЛЯЦИ«! во !31)емclili сB< i ili30! О потока, прошедшего через сканирующую систему.

В течение времени, когда радиальная щель перекрывается со стартовым отверст:1ем 10 на радиусе ЛО, через сканирующую систему к фотоэлектрическому преобразователю проходит импульс света а (фиг. 3) длительностью 1!.

Исто и1иком света служит лампа накаливания, установленная против стартового отверстия (иа чертежах не показано). При дальнейшем повороте диска его радиальная щель пересекает горизонтальный луч креста интерференционной картины, генерируется световой импульс б длительностью 1. Временной интервал между импульсами имеет величину 1, а временной интервал f, между серединами световых импульсов пропорционален величине нестворности по вертикальной оси, т. е. координате У . Лналогично генерируются световые импульсы в и г, временной интервал между середииаа!и которых пропорционален искомой координате Л". Все световые импульсы поступают на фотоэлектрический преобразователь

6 (фиг. 1), и соответствующие им электри !е,ские импульсы с выхода преобразовате,тя поступают в блок 9 обработки информации.

Между статором 8 и ротором 7 образуется электрическая емкость, которая при вращении ротора изменяется по величине с частотой где nl — частота вращения ротора (об1.!1!!и);

432333

n2 — число зубьев ротора, равное числу зубьев статора.

При питании емкости статор — ротор постоянным током происходят перезарядные процессы, т. е. образуется переменный ток с 5 частотой /1, который поступает в блок 9 (фнг. 1). Например, при n,=60 об,))ин, n2 — — 180 частота переменного тока имеет величину или (4) 60-180

15 (5) 36У

Z! — — — — 2 .

f1!

1 3 О> ) 1 пг пз

60 60

П) П2 Пз

f2 f! Пз

60 где n3 — коэффициент; множения частоты.

Harnp»ii)ep, !при пз=2000, f2=180. 2000=360000 г)4, а цена периода тока с частотой f2 составляет величину 30

Z2 = 36(0000 = 0 00 1 (7) Фотоэлектрический приемник дифракционного створофиксатора, преобразующий сканированием величину нестворности во временной интервал, заполняемый импульсами частотного датчика скорости сканирования, содержащий сканирующую систему, фотоэлек40 трический преобразователь, датчик скорости сканирования и блек обработки информации, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности из-за )åòî÷íoñòè изготовления датчика скорости сканирования, последний

45 выполнен в виде металлического кольца с помещенным внутри него металлическим диском, смежные поверхности которых изготовлены зубчатыми.

t4=t3+0,5. 11+0,5 4. (8) а цена периода переменного тока составляет

В блоке обработки информации частота переменного тока, снимаемого с емкостного датчика скорости, преобразуется умножителем и принимает значение

Поскольку емкость статор — ротор образована всеми зубьями одновременно, и погрешность углового положения любого из зубьев не сказывается на фазе переменного тока и, следовательно, не приводит к погрешности измерений.

В блока обработки информации интервал времени 4 заполняется частотой f2, а интервалы 1! и 4 — частотой f2 . 2, и общая сумма импульсов регистрируется.

Из фиг. 3 видно, что

Число импульсов, соответствующих иско.мой координате, имеет следующую величину

=)4 12=/3 . /2+0,5 Г! . . 2+0,5 ) 2 - )г (9) ) г =Гз. f2+ (0,5. f2) 1!+ (0,5.

f2) )2. (10) Если частота вращения диска 8 с,ротором 7 изменяется и принимает значение n,= 0,1 X

Х п), то соответственно изменяется и частота ,заполняющих импульсов, которая принимает значение

Но вследствие понижения скорости сканирования в 10 раз временные интервалы увеличиваются в 10 раз:

E ) = 10l ) 3 2 = 10(2 ) » т ) = 10l 3

Поэтому число зарегистрированных импульсов не изменяется, т. е. изменение скорости сканирования не влияет на результат определения величины нсстворности, не требуется точного изготовления емкостного датчика скорости сканирования.

Предмет изобретения

432333

Составитель П. Лазанов

Техред 3. Тарапенко

Редактор И. Шубина

Корректор И. Симкина

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 369/751 Изд. № 1719 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5