Фотоэлектрический автоколлиматор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик пп ?31283 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 14.1077 (21) 2536818/18-28 (51) М. Кл. с присоединением заявки №

G 01 В 19/56

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300 4,80,Бюллетень ¹ 16

Дата опубликования описания 300480 (53) УДК 531.717 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A.Ñ. Фельдман и Е.Л. Янкелев (7i) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИИ ABTOKOJIJIHNATOP

Изобретение относится к области перемещений и может быть использовано дляиэмерения углов поворота.

Известны фотоэлектрические автоколлиматоры для измерения углов поворота, содержащие два источника света, излучение которых модулируется в противофазе, предметную и анализирующую диафрагмы, объектив, концевой отражатель и фотоприемник, При повороте концевого отражателя автоколлимационное иэображение .предметной диафрагмы смещения относительно анализирующей, создавая при этом переменный сигнал на фотоприемнике, амплитуда и фаза которого пропорциональны величине и направлению смещения (1) и (2).

Недостатком известных устройств является зависимость чувствительности от изменения светового потока, Наиболее близким техническим решением к изобретению является фотоэлектрический автоколлиматор, содержащий генератор, два источника света, подключенных к противофазным выходам генератора, последовательно расположенные по ходу световых лу- . чей предметный растр, объектив и.концевой отражатель, анализирующий растр, фотоприемник и регистрирующий узел. Регистрирующий узел выполнен в виде компенсатсра следящей системы и потенциометра, Компенсатор механически связан с движком потенциометра таким образом, чтО напряжение, снимаемое с движка, пропорционально углу поворота концевого отражателя (3).

Недостатком данного устройства является низкая точность, обусловленная погрешностью определения угла поворота компенсатора, и низкое

15 быстродействие, обусловленное задержками в следящей системе, Пель изобретения — повышение точности и быстродействия автоколлиматора, 20 Поставленная цель достигается тем, что автоколлиматор снабжен вторым фотоприемником, делителем светового потока на два канала, в одном из которых расположен анализи25 рующий растр фотоприемник., в другом — второй фотоприемник, а регистрирующий узел выполнен в виде регистров, схемы вычитания и аналого-цифрового преобразователя, к

ЗО сигнальному и опорному входам кото73!283

20

3D

40

55

>ого подклх>лены выходы сon s aeòs т— венно первого и второго 4>отоприемни— ком, выход аналого-liиФрового преобразователя соединен с информацион— ным входом каждого из регистров, подключенных входами разрешения записи к противофазным выходам генератора, а выходами — ко входам схемы вычитания„

На фиг, 1 представлена схема фотоэлектрического автоколлиматора; на фиг, 2 — расположение анализирующего растра относительно автоколлимационного изображения предметного растра.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, имеющий два выхода для противофазных сигналов, два источника 2 света, предметный растр 3, состоящий из двух сдвинутых на половину периода растра частей, каждая иэ которых освещается одним из источников 2 света, расположенный в фокальной плоскости объектива 4 вне его оптической оси концевой отражатель 5, анализирующий растр б,расположенйый сопряженно с предметным растром 3, первый фотоприемник 7, второй фотоприемник 8, светоделитель 9, аналого-цифровой преобразователь 10, регистры 11 и 12, схему

13 вычитания.

Устройство работает следующим образом.

Две половины предметного растра

3 попеременно освещаются источниками 2 света, Автоколлимационное изображение предметного растра 3 создается в плоскости анализирующего растра 6 и в плоскости второго фотоприемника 8. Прошедшее сквозь анализирующий растр 6 излучение попадает на первый фотоприемник 7, а осветленная с помощью светоделителя 9 часть излучения попадает на второй фотоприемник 8. При повороте концевого отражателя 5 автоколлимационное изображение предметного растра 3 смещается относительно анализирующего растра 6 и световой поток, попадающий от одного из источников 2 света через одну половину предметного растра 3 на .первый фотоприемник 7, увеличивается, а от другого источника 2 светауменьшается. При этом сигнал со второго фотоприемника 8 не изменяется, так как он установлен в ходе лучей, не прошедших а«ализирующую диафрагму. На сигнальный вход аналого-цифрового преобразователя 10 подается сигнал с первого фотоприемника 7, а на опорный вход — со второго фотоприемника 8. Число на выходе аналого-цифрового преобразова- теля 10 пропорционально отношению сигналов с первого 7 и второго 8 фотоприемников, и в промежуток времени, когда включен один источник

2 света, оно увеличивается, а когда включен источник 2 света уменьшается. Первое число подается на информационный вход одного из регистров, а второе — на информаци— онный вход другого. На входы разрешения записи каждого из регистров подается сигнал с соответствующих противофазных выходов генератора 1.

Число на выходе схемы 13 вычитания, равное алгебраической разности чисел на выходах регистров 11 и 12, при этом растет. Аналогично при повороте концевого отражателя 5 в другую сторону световой поток, падающий на первый фотоприемник 7 от. одного источника 2 света, уменьшается, а от второго — увеличивается при этом число на выходе схемы 13 вычитания уменьшается. Когда авто-. коллимационное изображение предметного растра 3 расположено симметрично изображению анализирующего 6, то число на выходе схемы 13 вычитания равно нулю.

Таким образом, введение в автоколлиматор второго фотоприемника и цифрового регистрирующего узла позволяет повысить точность и быстродействие измерений, так как отсутствует электромеханическая следящая система, и при изменении величины светового потока, падающего на первый и второй фотоприемник, отношение световых потоков не изменяется, а число на выходе схемы вычитания, пропорциональное величине угла поворота, остается неизменным.

Формула изобретения

Фотоэлектрический автоколлиматор, содержащий генератор, два источника света, подключенных к противофазным выходам генератора, последовательно расположенные по ходу световых лучей предметный растр, объектив и концевой отражатель, анализирующий растр, фотоприемник и регистрирующий узел, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и быстродейст— вия, он снабжен sTopblM фотоприемником, делителем светового потока на два канала, в одном из которых расположен анализирующий растр и первый фотоприемник, в другом — второй фотоприемник, а регистрирующий узел выполнен в виде двух регистров, схемы вычитания и аналого-цифрового преобразователя, к сигнальному и опорному входу которого подключены выходы соответственно первого и второго фотоприемников, выход аналого-цифрового преобразователя соединеН с информационным входом каждого из регистров, подключенных входами разрешения записи к проти7 31283

Составитель Климова

Редактор И. Михеева Техред Ж.Кастелевич . Корректор М. Шарохин

Заказ 149 3/20 Тираж 801 Подписное

UHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., д. 4, 5

Филиал ппп патент, r. Ужгород, ул. проектная, 4 вофазным выходам генератора, а выходами — ко входам схемы вычитания.

Источинки инорфмации, принятые во внимание при экспертизе

1. Голубовский Ю .М. Фотоэлектрические автоколлиматоры. — Оптикомеханическая промплленность, 1970, Р 5, с. 51.

2. bien>ton W Н 8<45 е. Ьеэ ф1

arI ct f)eve8opinenf. .1959, v- 5, м 10, р. 75.

3. Патент США М 3024365 кл . 230-2 10, 1962 (прототип) .