Фотоэлектрическое устройство для измерения угловых перемещений объекта

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

< >994910 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 22.05.81 (21) 32с 0692/18-28 с присоединением заявки №вЂ” (51)M. Кл.

G 01 В 11/26

Гасударственные квинтет (23) Приоритет (53) УДК 531 ° 717 (088. 8) ав аелеи изобретение и етерытий

Опубликовано 0у. 02 83. Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 07.02.83 (72) Авторы изобретения

В.А. Соломатин и В.A. Шилин

Московский ордена Ленина институт инженеров Ьйь ) .,г

« .х, геодезии, аэрофотосъемки и картографии (7! ) Заявитель (54) .ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ °

УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА

Недостатком устройства является зависимость результатов измерений от мощности светового потока, формируемого осветительной системой.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является фотоэлект: рическое устройство для измерения уг- 2о ловых перемещений объекта, содержащее осветительную систему, подвижный и неподвижный растры, два диаметрально расположенных считывающих канала, Изобретение относится к измерительной технике и может. быть использовано для измерения угловых перемещений различных объектов.

Известно фотоэлектрическое устрой5 ство для измерения угловых перемещений объектов, содержащее осветительную систему, подвижный и неподвижный растры, два диаметрально расположенных считывающих канала, каждый из которых состоит из двух фотоприемников каждый из которых состоит иэ двух фотоприемников, два дифференциальных усилителя, дополнительный фотоприемник и схему обработки сигналов.

При этом схема обработки сигналов выполнена в виде накопителя, в каждом из считывающих каналов выходы накопителей соединены с реверсивным счетчиком (2 )

Недостатком устройства является недостаточная точность измерения, вызванная тем, что точность измерений не превышает одной четвертой периода растра.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что фотоэлектрическое устройство для измерения угловых перемещений объекта содержащее осветительную систему, подвижный и неподвижный растры, два диаметрально расположенных считывающих канала, каждый из которых состоит из двух фотоприемников, два дифференци9949

10 4 ключен к вторым входам дифференциальных усилителей 14-17.

Устройство работает следующим о6разом.

Коллимированный световой поток, формируемый источником 1 света и коллимирующим объективом 2, засвечивает растровые сопряжения подвижного 3 и неподвижного 4 растров.

При повороте подвижного растра 3 относительно неподвижного растра 4 на фотоприемники 9-12 через фокусирующие линзы 5-8 попадают модулированные по яркости световые потоки. Фотоприемники 9- 12 расположены на диаметрально противоположных сторонах растра. Фотоприемники 10 и 12 смещены относительно фотоприемников 9 и 11 на расстояние, равное одной четвертой периода растра.

Вид сигналов, снимаемых с фотоприемников 9 и 10, представлен на фиг. 2.

Сигнал, пропорциональный общему световому потоку, снимается с дополнительного фотоприемника 39 и поступает на вторые входы дифференциальных усилителей 14- 17, на первые входы которых поступают сигналы с фотоприемников 9- 12.

Устройство содержит источник 1 све30 та, коллимирующий объектив 2, подвижный 3 и неподвижный 4 растры, фокусирующие линзы 5-8, фотоприемники 9- 12, двухканальный четырехфазный интерполятор 13, дифференциальные усилители

14- 17, четырехфазный интерполятор 13 состоит из ключей 18-25, первые входы которых являются входами интерполятора 13, сумматоров 26 и 27, распределителя 28, генератора 29 подключен- ного к последнему, интеграторов 30 и

31, и формирователей 32 и 33, вторые входы ключей 18 и 22, 19 и 23, 20 и

24, 21 и 25 соединены между собой и с входами распределителя 28, а их выходы соединены с входами сумматоров

26 и 27, выходы которых соединены с соответствующими интеграторами 30 и

31, подключенными к формирователям

32 и 33, выходы которых являются выходами интерполятора 13. Устройство содержит также соединенные последовательно логический элемент И 34, блок

35 выделения переменнсй составляющей, интегратор 36, формирователь 37 и фазометр 38, второй вход которого соединен с генератором 29 четырехфазного интерполятора 13, и дополнительный фотоприемник 39, выход которого подальных усилителя, дополнительный фотоприемник и схему обработки сигналов, снабжено двумя дополнительными дифференциальными усилителями, а схема обработки сигналов выполнена в виде двухканального четырехфазного интерполятора, информационные входы которого подключены к фотоприемникам и выходам дифференциальных усилителей, и последовательно соединенных логичес-1р кого элемента И, блока выделения переменной составляющей, интегратора, формирователя и фазометра, информационный и опорный входы которого подключены соответственно к выходу формирователя и опорному выходу двухканального четырехфазного интерполятора, первые входы дифференциальных усилите-. ,лей подключены к фотоприемникам, вторые входы дифференциальных усилителей подключены к дополнительному фотоприемнику, а входы логического элемента

И подключены к выходам двухканального четырехфазного интерполятора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема фотоэлектрического устройства; на фиг. 2-5 — временные диаграммы работы отдельных узлов устройства. !

Разностные сигналы, снимаемые с выходов дифференциальных усилителей

14- 17 (фиг. 2), поступ".îò на входы двухканального четырехфазного интерполятора 13, на входы которого также поступают сигналы с фотоприемников

9 12.

Сигналы, формируемые генератором

29, преобразуются распределителем 28 в четыре независимых последовательности импульсов со скважностью, равной

2, причем фазы каждой последовательности сдвинуты друг относительно друга на 90 (Фиг. 3).

Четырехфазные импульсные последовательности поступают на управляющие входы ключей 18-25, на информационные входы которых поступают сигналы с фотоприемников 9- 12 и выходов дифференциальных усилителей 14- 17.

Сигналы с выходов ключей 18- 21 поступают на входы сумматора 26, а сигналы с выходов ключей 22-25 поступают на входы сумматора 27.

Выходные напряжения с сумматоров

26 и 27 интегрируются интеграторами

30 и 31, выходные напряжения с которых преобразуются в прямоугольные импульсы формирователями 32 и 33.

Формула изобретения й

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 466381, кл. 6 01 8 21/00, 1972

2. Датчик фотоэлектрический круго. вой мод. BE-51, Руководство по эксплуатации 8Е 51.00.01. P3., 1975 (прототип).

5 99491

На фиг. 4 представлены напряжения, формируемые на выходах ключей 18-21, сумматора 26, интегратора 30 при двух положениях подвижного растра 3 - углах с(.1 и dg5

При перемещении подвижного растра

3 на величину, равную одной четвертой периода растра, фаза сигнала, снимаемого с выхода интегратора 30 изменяется на 90о. Сигналы, снимаемые с 1о формирователей 32 и 33, поступают на, входы логического элемента И 34, выходной сигнал с которого поступает на вход блока 35 выделения переменной составляющей, выделяющего переменную составляющую входного сигнала.

Сигнал, формируемый на выходе блока 35 выделения переменной составляющей, интегрируется интегратором 36, преобразуется в прямоугольный сигнал 2О формирователем 37 и поступает на инФормационный вход фазометра 38, опорный вход которого подключен к генератору 29

На выходе формирователей 32 и 33 формируется сигнал, фаза которого связана с положением подвижного растра 3.

При эксцентриситете подвижного растра 3 относительно неподвижного растра 4 фазы сигналов, формируемые на выходе формир,,вателей 32 и 33, сдвигаются с разными знаками относительно фазы сигнала, формируемого при отсутствии эксцентриситета подвижного растра.

Сдвиг фаз осуществляется относительно среднего значения, которое соответствует середине импульса, формируемого логическим элементом И 34 (фиг. 5).

После выделения переменной составляющей и интегрирования середина импульса выделяется интегратором 36 и ее временное положение не зависит от величины эксцентриситета подвижного растра 3 относительно неподвижного растра 4.

Фазометр 38 осуществляет подсчет целого числа фазовых переходов сигнала, снимаемого с формирователя 37, а также фазовый сдвиг от 0 до 23, т.е.

0 6 осуществляет фазовую интерполяцию периода поворота подвижного растра 3.

Таким образом, изобретение позволяет осуществить интерполирование и од" новременно устранить влияние эксцентриситета оси вращения, что повышает точность измерения.

Фотоэлектрическое устройство для измерения угловых перемещений объекта, содержащее осветительную систему, подвижный и неподвижный растры, два диаметрально расположенных считывающих канала, каждый из которых состоит из двух фотоприемников, два дифференциальных усилителя, дополнительный фотоприемник и схему обработки сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено двумя дополнительными дифференциальными усилителями, а схема обработки сигналов выполнена в виде двухканального четырехфазного интерполятора, информационные входы которого подключены к фотоприемникам и выходам дифференциальных усилителей, и последовательно соединенных логического элемента И, блока выделейия переменной составляющей, интегратора, формирователя и фазометра, информационный и опорный входы которого подключены соответственно к выходу формирователя и опорному выходу двухканального четырехфазного интерполятора, первые входы дифференциальных усилителей подключены к дополнительному фотоприемнику, а входы логического элемента И подключены к выходам двухканального четырехфазного интерполятора.

Составитель Т. Айсин

Редактор T. Кугрышева Техред 8. Надь Корректор M. лароши

Заказ 625/25

Тираж -600 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4