RU182109U1 - Оптоэлектронный датчик - Google Patents
Оптоэлектронный датчик Download PDFInfo
- Publication number
- RU182109U1 RU182109U1 RU2017146287U RU2017146287U RU182109U1 RU 182109 U1 RU182109 U1 RU 182109U1 RU 2017146287 U RU2017146287 U RU 2017146287U RU 2017146287 U RU2017146287 U RU 2017146287U RU 182109 U1 RU182109 U1 RU 182109U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coordinate
- receiver
- output
- amplifier
- adc
- Prior art date
Links
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к средствам измерений, а именно к оптоэлектронным датчикам, предназначенным для бесконтактного измерения отклонения различных изделий, узлов и механизмов от эталонной оси, задаваемой лазером. Оптоэлектронный датчик содержит излучатель (1) и приемник (3), последовательно соединенные усилитель выходных сигналов координаты X (8), блок вычисления координаты X (10) и первый АЦП (12), последовательно соединенные усилитель выходных сигналов координаты Y (9), блок вычисления координаты Y (11) и второй АЦП (13). При этом первый выход приемника (3) соединен с входом усилителя выходных сигналов координаты X (8), второй выход приемника (3) соединен с входом усилителя выходных сигналов координаты Y (9). Приемник (3) представлен PSD-фотосенсором (7), на верхней и нижней поверхности которого взаимно перпендикулярно расположены две пары полосковых электродов, названные поверхности PSD-фотосенсора (7) снабжены резистивными слоями. Выходы первого и второго АЦП (12, 13) связаны с микроконтроллером (16), выполненным с возможностью передачи данных измерения на внешний узел вычислительной техники. Технический результат заключается в повышении точности измерения отклонения базовой оси измеряемого объекта от эталонной оси, задаваемой лазером, в двух координатах. 2 ил.
Description
Область техники
Настоящая полезная модель относится к средствам измерений, а именно к оптоэлектронным датчикам, предназначенным для бесконтактного измерения отклонения различных изделий, узлов и механизмов от эталонной оси, задаваемой лазером. Полезная модель может быть использована в пищевой, фармацевтической, химической промышленности, металлургической, приборостроительной, нефтегазовой и других областях, в которых требуется применение бесконтактных средств измерения.
Уровень техники
Наиболее близким аналогом по назначению и совокупности существенных признаков является изобретение по патенту РФ №2186372 (опубл. 27.07.2002), в котором раскрыт блок датчика для контроля поверхности объекта. В состав технического решения входят устройство сканирования и блок оптического датчика для излучения светового потока, со светоизлучающим модулем, светопринимающим модулем, оптическим светоотклоняющим элементом.
Известное техническое решение обеспечивает возможность измерения различных поверхностных характеристик, однако обладает недостаточной точностью при проведении измерений вследствие исполнения светопринимающего модуля.
Раскрытие сущности полезной модели
Технической задачей, положенной в основу настоящей полезной модели, является задача создания оптоэлектронного датчика, обеспечивающего повышенную точность измерений.
Технический результат - повышение точности измерения отклонения базовой оси измеряемого объекта от эталонной оси, задаваемой лазером, в двух координатах.
Технический результат достигается за счет того, что оптоэлектронный датчик, содержащий излучатель и приемник, последовательно соединенные усилитель выходных сигналов координаты X, блок вычисления координаты X и первый АЦП, последовательно соединенные усилитель выходных сигналов координаты Y, блок вычисления координаты Y и второй АЦП, при этом первый выход приемника соединен с входом усилителя выходных сигналов координаты X, второй выход приемника соединен с входом усилителя выходных сигналов координаты Y, выходы первого и второго АЦП связаны с микроконтроллером, выполненным с возможностью передачи данных измерения на внешний узел вычислительной техники, отличающийся тем, что приемник представлен PSD-фотосенсором, на верхней и нижней поверхности которого взаимно перпендикулярно расположены две пары полосковых электродов, названные поверхности PSD-фотосенсора снабжены резистивными слоями.
В целом термины, используемые в описании, должны быть истолкованы, как известные для специалиста в данной области техники. Некоторые термины определены ниже, для того, чтобы обеспечить дополнительную ясность. В случае конфликта между известным значением и представленным определением, должно быть использовано представленное определение.
Под термином «PSD (Positive Sensitive Device)» понимается позиционно-чувствительное устройство.
Под термином «SPI (Serial Peripheral Interface)» понимается последовательный периферийный интерфейс.
Под термином «АЦП» понимается аналого-цифровой преобразователь.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена структурная схема датчика.
На фиг. 2 представлена структурная схема приемника.
Осуществление полезной модели
Настоящая полезная модель относится к оптоэлектронным датчикам отклонения от прямолинейности отклонения оси. Датчик предназначен для бесконтактного измерения отклонения различных изделий, узлов и механизмов от эталонной оси задаваемой лазером. С использованием настоящей полезной модели обеспечивается измерение с высокой частотой и точностью. Результатом измерения является мгновенное отклонение базовой оси измеряемого объекта от эталонной оси или базовой оси системы в двух координатах.
Конструктивно датчик состоит из двух модулей: излучателя 1, совмещенного с узлом выставки излучателя 2, и приемника 3. Оптические и электронные компоненты могут быть размещены внутри корпусов этих модулей. Оптическая система от внешней среды защищается защитными кварцевыми или сапфировыми стеклами. Корпуса герметизируется. Связь датчика 4 с внешними узлами вычислительной техники и подача электропитания 5 осуществляются по кабелю типа «витая пара». В качестве излучателя эталонной лазерной оси используется полупроводниковый лазер с оптоволоконным каналом 6, коллимирующей системой и выходной оптикой.
Приемник 3 датчика основан на базе PSD фотосенсора 7 с двухсторонним расположением электродов. Данный сенсор представляет собой полупроводниковый кристалл, на верхней и нижней поверхности которого взаимно перпендикулярно расположены две пары полосковых электродов. Фотосенсор имеет четыре вывода. Фототок, возникающий в месте падения светового пятна на поверхность сенсора, разделяется на две входных и две выходных компоненты. Распределение выходных токов определяет положение координаты Y, а распределение входных - координаты X положения светового пятна.
Сенсоры данного типа имеют резистивные слои, нанесенные с обеих сторон подложки, которые действуют как р-n переходы, что обеспечивает наибольшую точность и разрешение таких сенсоров. Напряжение смещения в сенсорах с такой геометрией обычно не используется.
Первый выход PSD-фотосенсора 7 связан со входом усилителя выходных сигналов координаты X 8, который последовательно соединен с блоком вычисления координаты X 10 и АЦП 12, связанного с микроконтроллером 16.
Первый выход PSD-фотосенсора 7 связан со входом усилителя выходных сигналов координаты Y 9, который последовательно соединен с блоком вычисления координаты Y 9 и АЦП 11, связанного с микроконтроллером 16.
Электропитание каждого АЦП может быть обеспечено посредством узлов опорного питания 14 и 15.
Функционально электронная часть датчика работает следующим образом. Два сигнала с PSD-фотосенсора, предварительно усиленные с помощью усилителей 8 и 9 в схеме включения ток-напряжение и обработанные с помощью делителей 10 и 11 поступают на два АЦП 12 и 13, соответственно для каждой координаты. Затем данные с АЦП поступают по интерфейсу SPI на микроконтроллер 16. Микроконтроллер передает значения с АЦП на трансивер МАХ485 по интерфейсу USART или через интерфейс Ethernet и далее координаты передаются на внешний узел вычислительной техники, например, ЭВМ или контроллер. На ЭВМ полученные значения преобразуются в координаты X и Y лазерного луча на фотодиоде, выводятся на экран и/или участвуют в дальнейших расчетах.
Управление датчиком осуществляется по интерфейсу RS-232/485 или по Ethernet 10/100BASE-TX через локальную или глобальную информационную сеть. Таким образом, для управления применимы любые стандартные решения, например, датчик, при необходимости, можно подключить к модему или устройству беспроводного доступа.
Управляющая ЭВМ и/или контроллер может быть размещена как в непосредственной близости от датчика, так и на произвольном удалении (в том числе через сеть Интернет) от него для обеспечения возможности размещения датчика в условиях, где постоянное нахождение персонала нежелательно, или на подвижных платформах.
Применение датчика возможно в следующих областях:
- различные отрасли промышленности (пищевая, фармацевтическая, химическая и т.д.) для выставки станков и механизмов;
- металлургия для выверки прокатных станов и машин непрерывного литья;
- нефтегазовая промышленность для выверки взаимного расположения труб и штанг;
- приборостроение в качестве первичного сенсора;
- научно-исследовательские и специальные учебные заведения соответствующего профиля.
Таким образом, датчик позволяет проводить измерение отклонения базовой плоскости приемника от эталонного лазерного луча в координатах ОХ и OY с высокой скоростью.
Claims (1)
- Оптоэлектронный датчик, содержащий излучатель и приемник, последовательно соединенные усилитель выходных сигналов координаты X, блок вычисления координаты X и первый АЦП, последовательно соединенные усилитель выходных сигналов координаты Y, блок вычисления координаты Y и второй АЦП, при этом первый выход приемника соединен с входом усилителя выходных сигналов координаты X, второй выход приемника соединен с входом усилителя выходных сигналов координаты Y, выходы первого и второго АЦП связаны с микроконтроллером, выполненным с возможностью передачи данных измерения на внешний узел вычислительной техники, отличающийся тем, что приемник представлен PSD-фотосенсором, на верхней и нижней поверхности которого взаимно перпендикулярно расположены две пары полосковых электродов, названные поверхности PSD-фотосенсора снабжены резистивными слоями.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146287U RU182109U1 (ru) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Оптоэлектронный датчик |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146287U RU182109U1 (ru) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Оптоэлектронный датчик |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU182109U1 true RU182109U1 (ru) | 2018-08-03 |
Family
ID=63142084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017146287U RU182109U1 (ru) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Оптоэлектронный датчик |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU182109U1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4286880A (en) * | 1979-07-30 | 1981-09-01 | The Bendix Corporation | Scanning light beam lumber defect position system and method of using same |
| US4314763A (en) * | 1979-01-04 | 1982-02-09 | Rca Corporation | Defect detection system |
| SU1753377A1 (ru) * | 1988-11-21 | 1992-08-07 | Институт физики им.Б.И.Степанова | Способ непрерывного контрол локальных дефектов на поверхности плоских движущихс материалов и устройство дл его осуществлени |
| RU2186372C2 (ru) * | 1997-04-25 | 2002-07-27 | Баумер Оптроник Гмбх | Блок датчика для контроля поверхности объекта и способ для осуществления этого контроля |
-
2017
- 2017-12-27 RU RU2017146287U patent/RU182109U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4314763A (en) * | 1979-01-04 | 1982-02-09 | Rca Corporation | Defect detection system |
| US4286880A (en) * | 1979-07-30 | 1981-09-01 | The Bendix Corporation | Scanning light beam lumber defect position system and method of using same |
| SU1753377A1 (ru) * | 1988-11-21 | 1992-08-07 | Институт физики им.Б.И.Степанова | Способ непрерывного контрол локальных дефектов на поверхности плоских движущихс материалов и устройство дл его осуществлени |
| RU2186372C2 (ru) * | 1997-04-25 | 2002-07-27 | Баумер Оптроник Гмбх | Блок датчика для контроля поверхности объекта и способ для осуществления этого контроля |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Feng et al. | A straightness measurement system using a single-mode fiber-coupled laser module | |
| KR101241000B1 (ko) | 단일의 셀프 믹싱 레이저를 이용하여 객체와 광 입력장치의 2차원 상대 이동을 측정하는 방법 | |
| CN102661709B (zh) | 一种大行程运动台位移测量方法 | |
| CN108168465A (zh) | 一种共光路激光外差干涉法滚转角高精度测量装置及方法 | |
| CN104729411B (zh) | 基于高密度光栅的高分辨率光栅干涉仪 | |
| CN104729403B (zh) | 一种多光束阶梯型平面反射镜激光干涉仪及其测量方法 | |
| JP2012026921A (ja) | 光学式測距装置およびそれを搭載した機器 | |
| CN109855554A (zh) | 用于工程车辆机械臂的挠度测量装置及方法 | |
| CN106813600A (zh) | 一种非接触式非连续平面平面度测量系统和方法 | |
| Zhu et al. | Roll angle measurement based on common path compensation principle | |
| Park et al. | A novel method for simultaneous measurement of thickness, refractive index, bow, and warp of a large silicon wafer using a spectral-domain interferometer | |
| Chursin et al. | Methods of resolution enhancement of laser diameter measuring instruments | |
| CN103528526B (zh) | 形貌补偿式三光轴线位移激光干涉仪校准方法与装置 | |
| US20140300900A1 (en) | Optical fiber sensor | |
| RU182109U1 (ru) | Оптоэлектронный датчик | |
| Zeng et al. | A two-beam laser triangulation for measuring the position of a moving object | |
| CN103528525B (zh) | 三光轴补偿及气浴式线位移激光干涉仪校准方法与装置 | |
| RU2285275C1 (ru) | Способ определения направления на источник оптического излучения по рассеянной в атмосфере составляющей и устройство его реализации | |
| CN103759924B (zh) | 光纤干涉仪多参数的综合测量系统 | |
| CN107449364A (zh) | 具有参考光束的激光位移传感器 | |
| JP2018503813A (ja) | 干渉計測システムと関連方法 | |
| CN205209430U (zh) | 一种波长修正式多光束角阶梯反射镜激光干涉仪 | |
| CN205245987U (zh) | 一种波长修正式多光束阶梯平面反射镜激光干涉仪 | |
| CN104697441B (zh) | 一种多光束级联阶梯角反射镜激光干涉仪 | |
| Luo et al. | Enhancing measurement accuracy of position sensitive detector (PSD) systems using the Kalman filter and distortion rectifying |