Устройство для управления положениемоб'екта

 

Союз Советскик ..

Социалистическик

Республик

6 НЧФ А н и е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

< п798737

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, саид-ву (22) Заявлено 170479 (21) 2758777/18-24 (51}М. Кл. с присоединением заявки Нов (23) Приоритет

G 05 D 3/12

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 23,01.81 . Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 230181 (53} УДК е2-Ь23. 8 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.A. Брызгалов и М.А. Великотный (71) Заявитель

Ленинградский институт точной механики и оптики (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ

ОБЪЕКТА

Изобретение относится к управлению и предназначено для управления прямолинейным перемещением различного типа машин.

5 Предлагаемое устройство может найти применение и в ряце других областей, где требуетс я бесконтактное высокоточное взаимное автоматическое позиционирование различных узлов и блок ов .

Известно устройство для управления при помощи оптического луча, содержащее прожектор, в котором осветительная лампа вращается эксцентрично по отношению к оптической оси объ- 1 ектива и приемную систему из пяти фотоприемников. Образуемый прожектором луч также вращается, описывая в пространстве коническую поверхность.

Ось этого конуса .принимается за эта- 20 лонную прямую, относительно которой регистрируется положение центра симметрий приемной системы (lj, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления положени-. ем .объекта, содержащее установленный на объекте управления основной приемник излучения, выход которого че» рез последовательно соединенные ши- ЗО рокополосный усилитель и избирательный усилитель связан со входом синхронного детектора, а также два источника излучения, вход каждого иэ которых подключен соответственно к первому и второму выходам генератора противофазных импульсов, а выход че— рез соответствующие конденсор, одну иэ граней разделительной призмы и объектив связан с приемной площадкой основного приемника излучения (2).

Недостатком устройства является наличие опорного фотоприемника, располагаемого в зоне засветки модулированным излучением с заданной фазой модуляции, который используется для регистрации направления смещения основного приемника излучения.

Пучок лучей, формируемый источниками излучения данного устройства, обладает энергетически симметричной относительно оптической оси структурой, противоположные части которой модулированы одинаковой частотой, но отличаются по фазе на 180 . При расположении центра основного приемника излучения на линии раздела разнофазных частей пучка (в равносигнальной зоне) на фоточувствительную площадку попадает одинаковое количество

798737 энергии обеих фаэ и переменная составляющая сигнала, снимаемого с основного приемника излучения, равняется нулю.

При смещении приемника излучения, жестко связанного с объектом, положение которого контролируется относительно равносигнальной эоны,с приемника излучения снимается переменный сигнал рассогласования. Фаза этого сигнала зависит от направления смещения основного приемника излучения относительно равносигнальной зоны и для противоположных направлений смещения различается на 180 о

Наличие опорного фотоприемника приводит к .тому, что при значительных 15 смещениях контролируемого объекта он может попадать в равносигнальную зону, а основной приемник излучения в зону засветки одной иэ фаз, т, е. может происходить обмен функциями меу 20 ду основным и опорным каналами выделения сигнала рассогласования. Возникающая при этом ошибка контроля прямолинейным перемещением равна расстоянию между центрами чувствительных g5 площадок основного приемника излучения и опорного фотоприемника и, без— условно, превышает допуст мую величину погрешности устройства.

Таким образом, диапазсн возможных контролируемых линейных смещений основного приемника излучения относительно равносигнальной зоны ограничивается расстоянием между основным приемником излучения и опорным фото35 приемником. Поэтому при необходимости регистрации значительных линейных смещений объекта зто расстояние приходится существенно увеличивать,что соответственно увеличивает габариты устройства и в ряде случаев является недопустимым.

1!ель изобретения — повышение функциональных возможностей устройства для управления положением объекта.

Указанная цель достигается тем, 45 что устройство для управления положением объекта, содержащее установленный на объекте управления приемник излучения, выход которого через последовательно соединенные широко- 5р полосный усилитель и избирательный усилитель связан со входом синхронного детектора, а также два источника излучения, вход каждого из которых подключен соответственно к первому и второму выходам генератора противофазных импульсов, а выход через соответствующий конденсор, одну из граней разделительной призмы и объектив связан с приемной площадкой приемника излучения, содержит формирователь опор-ЬО ного сигнала и генератор синфазных импульсов, каждый выход которого подключен ко входу соответствующего источника излучения, а вход — к третьему выходу генератора противофазных е5 импульсов, причем вход формирователя опорного сигнала соединен со вторым выходом широкополосного усилителя, а выход — co вторым входом синхронного детектора.

На фиг.1 изображена функциональная хема устройства для управления положением объекта; на фиг.2 — эпюры напряжений его блоков.

Устройство для управления положением объекта содержит установленный на объекте управления приемник 1 излучения, выход которого через последовательно соединенные широкополосный усилитель 2 и избирательный усилитель 3 связан со входом синхронного детектора 4, а также два источника 5 и б излучения, вход каждого из которых подключен соответственно к первому и второму выходам генератора 7 противофазных импульсов, а выход через соответствующий конденсор 8, одну из граней разделительной призмы 9 и объектив 10 связан с приемной площадкой приемника 1 излучения, а также формирователь 11 опорного сигнала и генератор 12 синфазных импульсов, каждый выход которого подключен ко вхоцу соответствующего источника 5 и 6 излучения, а вход — к третьему выходу генератора 7 противофазных импульсов, причем вход формирователя 11 опорного сигнала соединен со вторым выходом широкополосного усилителя 2, а выход — co вторым входом синхронного детектора 4.

Устройство работает следующим образом.

С выхода приемника 1 излучения, который находится в пучке лучей объектива 10 сигнал В (фиг,2) через широкополосный усилитель 2 одновременно поступает на входы избирательного усилителя 3 и ча формирователь

11 опорного сигнала, Выделение опорного импульсного сигнала из общего сигнала В осуществляется по амплитудному признаку, так как амплитуда импульсов опорного сигнала значительно превышает максимально возможную амплитуду сигнала рассогласования (это легко можно осуществить, задаваясь соответствующим соотношением уровней противофазного и синфазного тока модуляции источников 5 и

Ь излучения).

Временное положение опорных импульсов позволяет с помощью формирователя 11 опорного сигнала определить направление регистрируемого смещения объекта по отношению к равносигнальной зоне (базовой плоскости).

Избирательный усилитель 3 служит для выделения первой гармоники частоты модуляции излучения источников

5 и б излучения. На выходе избирательного усилителя 3 присутствует сумма взаимно ортогональных первых гармоник основного и опорного сигна798737 лов (условие ортогональности легко выполняется соответствующей фазировкой в задающей части импульсного синфазного тока Б по отношению к проти.— вофазным токам A и А).При условии ортогональности первой гармоники опорного сигнала, подаваемого на опорный вход синхронного детектора 4 и первой гармоники опорного сигнала, подаваемого с выхода избирательного усилителя 3 на первый вход синхронного детектора 4, сигнал на выходе последнего содержит информацию о величине и знаке рассогласования, не зависящую от уровня первой гармоники опорного сигнала, снимаемого с выхода избирательного усилителя 4.

Таким образом, иэ общего сигнала

В выделяется лишь основной сигнал рассогласования. Для выполнения указанного выше условия ортогональности формирователь ll опорного сигнала должен содержать линию задержки (временная фиксация входного импульсного опорного сигнала осуществляется по переднему фронту).

Время задержки t> должно удовлет- 25 ворять условию

ОП. ИМ П Ь2

30 где t> — время задержки; оп д - длительность импульсов опорного сигнала.

При работе устройства для управления положением объекта исключается возможность ошибочного обмена функциями между опорным и основным каналами.

Формула изобретения

Устройство для управления положением объекта, содержащее установленыый на объекте управления приемник излучения, выход которого через последовательно соединенные широкополосный усилитель и избирательный усилитель связан со входом синхронного детектора, а также два источника излучения, вход каждого из которых подключен соответственно к первому и второму выходам генератора противофазных импульсов, а выход через соответствующий конденсор, одну из граней разделительной призмы и объектив связан с приемной площадкой приемника излучения, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит формирователь опорного сигнала и генератор синфаэных импульсов, каждый выход которого подключен ко входу соответствующего источника излучения, а вход — к третьему выходу генератора противофазных импульсов, причем вход формирователя опорного сигнала соединен со вторым выходом широкополосного усилителя, а выход — со вторым входом синхронного детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Цукерман С,Т,, Гриднн А.С. управление машинами при помощи оптического луча. Jl., Машиностроение, 1969, с.27-33.

2. Цукерман С.Т,, 1 рндин А.С.

Управление машинами при помощи оптического луча Л., Машиностроение, 1969, с 43 (прототип), 798737

Составитель В. Козлов

Редактор Т.Кугрышева Техред Ж. Кастелевич Корректор М. Коста

Заказ 10046/62 Тираж 951 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæroðoä, Ул.Проектная, 4