Оптико-электронное устройство пространственного позиционирования

 

(72) Авторы изобретения

В.А..Брызгалов и И.А.Великотнь

Ленинградский институт точной меха (7! ) Заявитель (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

Изобретение относится к измери- тельной технике и может быть исполь зовано для бесконтактного пространственного позиционирования различных объектов относительно заданной в пространстве отсчетной базовой плоскости, а также для управления прямолинейным перемещением различного тийа м ашин.

Известно устройство пространст10 венного позиционирования, состоящее из упр авляюще го пу нкт а и приемной системы. Приемная система включает пять фотоприемников. Управляющий . пункт представляет собой прожектор, 1S в котором осветительная лампа. вращается эксцентрично по отношению к оптической оси объекта. Таким образом, образуемый прожектором s,ó÷ также вращается, описывая в пространстве коническую поверхность. Ось этого кону-. са,принимается за эталонную прямую, относительно которой регистрируется положение центра симметрии при2 умной системы, включающей пять фотоприемников (11.

Недостатком устройства являются малые функциональные воэможности за счет узкой зоны регистрации с его помощью сложности схемы и наличия большого количества фотоприемников.

Наиболее близким к предлагаемому является оптико-электронное устройство для пространственного позиционирования, содержащее источник светового излучения, оптический блок, связанный с ним, генератор противофазных импульсов, подключенный к источнику светового излучения, фотоприемник, связываемый с контролируемым объектом и схему обработки информационного сигнала, выполненную в виде соединенных последовательно широкополосного предварительного усилителя избирательного усиления и синхронного детектора 21.

Недостатком известного устройства является то, что на выходе устройст91698 ва величина сигнала рассогласования зависит от расстояния между прожектором и фотоприемником,,коэффициента пропускания тракта между прожектором и фотоприемником, следовательно, по уровню сигнала рассогласования нельзя судить о линейной величине, вызвавшего его смещения. Таким образом, устройство обладает малыми функциональными воэ можностями. 10

Цель изобретения - расширение функциональных воэ можностей.

Поставленная цель достигается тем, что оптико-электронное устройст-. во для.пространственного позициони" 15 рования, .содержащее источник светового излучения, оптический блок, свя- занный с ним, генератор противофазных импульсов, подключенный к источнику светового излучения, фотоприемник,. р0 связываемый с контролируемым объектом, и схему обработки информационного сигнала, выполненную в виде соединенных последовательно широкополос.ного предварительного усилителя, избирательного усилителя, синхронного детектора, оно снабжено генератором опорных синфаэных импульсов, вход и выходы которого соединены с выходами генератора противофазных импульсов, источник светового излучения выполнен в виде .двух светодиодов, а схема обработки информационного сигнала снабжена преобразователем опорного сигнала и соединенными по35 следовательно пиковым детектором и управляемым делителем, вход которого соединен с фотоприемником, выход с широкополосным предварительным усилителем, а выход последнего подключен к пиковому детектору и преобразователю опорного сигнала.

На фиг. 1 представлена блок-схема оптико-электронного устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов на соответствующих элементах схемы.

Оптико-электронное устройство для пространственного позиционирования содержит источник светового из- 50 лучения, состоящий из двух светодиодов 1 и 2, оптический блок, состоящий из разделительной призмы 3, конденсоров 4 и 5 и объектива 61 генератор 7, противофазных импульсов, 55 генератор 8 синфазных импульсов, соединенный с последним и светодиодами 1 и 2 фотоприемник 9 и схему об2 4 работки информационного сигнала, выполненную в виде соединенных последовательно управляемого делителя

10, широкополоеного предварительного усилителя 11, избирательного усилителя 12 .и синхронного детектора

13, схема обработки информационного сигнала содержит также пиковый детектор 14, соединенный с управля1 емым делителем 1О и преобразователь

15 опорного сигнала, выход которого соединен с синхронным детектором

13, а вход - с широкополосным предварительным усилителем 11 и пиковым детектором 14.

Устройство работает следующим образ ом.

С выхода фотоприемника 9, который находится в пучке лучей источника светового излучения, сигнал В (фиг.2) через управляемый делитель 10 и широкополосный усилитель.11, одновременно поступает на избирательный усилитель 12, пиковый детектор 14 и на преобразователь 15 опорных импульсов.

Выделение опорного импульса сигнала из общего сигнала В осуществляется по амплитудному признаку, за

t.

1того, что амплитуда импульсов опорного сигнала значительно превышает максимально возможную амплитуду сигнала рассогласования.

Для получения статической характеристики системы, независящей от дистанции работы, введена стабилизация амплитудного значения опорных импульсов с помощью пикового детектора 14 и управляемого делителя 10.

Так как временное положение опорных импульсов синхронизировано с противофазным током питания светодиодов

1 и 2, а, следовательно, и с фазой информационной составляющей, содержащейся в сигнале В, то с помощью преобразователя 15 опорных импульсов и синхронного детектора 13 определяют направление регистрируемого смещения объекта. Это осуществляется следующим образом. Избирательный усилитель

12 выделяет первую:гармонику частоты модуляции излучения светодиодов 1 и

2. На выходе избирательного .усилителя 12 присутствует сумма взаимно ортогональных первых гармоник информационного и опорного сигналов (условие ортогональносги выполняется соответствующей фазировкой импульс6

Формула изобретения

9l6982

5 ного синфаз ного тока Б (фиг. 2) от генератора 8 синфазных импульсов (фиг. 2),.

С помощью преобразователя 15 опор-ных импульсов добиваются ортогональ- 5 ,ности первой гармоники сигнала, по даваемого на опорньп вход синхронного детектора 13 к первой гармони» ке опорных импульсов, подаваемой с избирательного усилителя 12 на основной вход синхронного детектора 13.

Для выполнения указанного усло.вия ортогональности преобразователь

l5 опорного сигнала содержит линию 1S задержки. Время задержки должно удовлетворять условию где — время задержки; 20

,щ.дм - длительность входных импульсов опорного сигнала.

Выполнение условия ортогональности первой гармоники сигнала, подаваемого на опорный вход синхронного . 25 детектора 15 и первой гармонике опорных импульсов, подаваемых с выхода избирательного усилителя. 12 на основной вход синхронного детектора 13 позволяет получить на выходе синхрон- 30 .ного детектора 13 информацию о вели-, чине и знаке рассогласования, не з ависящую от уровня первой гармоники опорных импульсов.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить статическую характеристику, независящую . от дистанции работы путем введения дополнительного генератора синфазных импульсов, связанного с источником > светового, излучения и соответствующей обработки информационного сигнала.

Оптико-электройное устройство для пространственного позиционирования, содержащее источник светового излучения, оптический блок, связанный с ним, генератор противофазных импульсов, подключенный к источни- ку светового.излучения, фотоприемник, связываемый с контролируеьиим объектом, и схему обработки информационного сигнала, выполненную в виде соединенньгх последовательно широкополосного предварительного усилите" ля, избирательного усилителя и синхронного детектора, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено генератором опорных синфаэных импульсов, вход и выходы которого соединены с выходами генератора противофазных импульсов, источник светового излучения выполнен в виде двух светодиодов, а схема обработки информационного сигнала снабжена преобразователем опорного . сигнала и соединенными последовательно йиковым детектором и управляемым делителем, вход которого соединен с фотоприемником, выход — с широкополосным предварительным усилителем, а выход последнего подключен к пиковому детектору и преобразователю опорного сигнала.

Источники информации принятые .во внимание при экспертизе

1. Еlectroniс Theodoii te " "Jour..

Sci Instr." vol. 41, 1964, Р 5 °

2. Пуккерман С..Т., Гридин А.С.

Управление машинами при помощи оптического луча. М., "Машиностроение"

1969, с. 43 (прототип), 91б982

Составитель Е. Глаз кова

Редактор !О.Середа Техред М.Рейвес Корректор С. Шекмар

Заказ 1870 59 Тираж 614, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1)3035, Москва,.K(-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ь