RU2005991C1 - Two-coordinate pickup of angular position - Google Patents

Two-coordinate pickup of angular position Download PDF

Info

Publication number
RU2005991C1
RU2005991C1 SU4776880A RU2005991C1 RU 2005991 C1 RU2005991 C1 RU 2005991C1 SU 4776880 A SU4776880 A SU 4776880A RU 2005991 C1 RU2005991 C1 RU 2005991C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lever
axis
control element
rotation
radiation
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Юрьевич Панасюк
Александр Борисович Цыганов
Original Assignee
Георгий Юрьевич Панасюк
Александр Борисович Цыганов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Георгий Юрьевич Панасюк, Александр Борисович Цыганов filed Critical Георгий Юрьевич Панасюк
Priority to SU4776880 priority Critical patent/RU2005991C1/en
Priority to PCT/SU1990/000288 priority patent/WO1991010112A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2005991C1 publication Critical patent/RU2005991C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: with turn of lever around one axis change of value of light flux occurs which is partially screened with control element. This leads to change of signal across output of one photodetector. Same result is obtained with turn of lever around other axis 5. Signal at output of other photodetector also changes. There are different versions of manufacture of control element including its fabrication in the form of two opaque plates interconnected so that they coincide with two side faces of tetrahedral isosceles pyramid with right angles confined between two side faces. EFFECT: increased reliability due to exclusion of additional kinematic couplings between lever intended for fastening with inspection object and control elements of two pickups of angle of turn. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для определения углового положения объекта относительно двух независимых осей с использованием оптических методов измерения. Данный датчик может, в частности, использоваться для создания систем ручного управления компьютерами и исполнительными механизмами. The invention relates to devices for determining the angular position of an object relative to two independent axes using optical measurement methods. This sensor can, in particular, be used to create systems for manual control of computers and actuators.

Известен датчик линейного положения [1] , содержащий источник излучения, создающий параллельный пучок света, приемник излучения и непрозрачный контрольный элемент, перекрывающий частично или полностью поток излучения в зависимости от своего положения. По выходному сигналу приемника определяют величину линейного перемещения контрольного элемента относительно оси, перпендикулярной оптической оси датчика. A known linear position sensor [1], containing a radiation source that creates a parallel light beam, a radiation receiver and an opaque control element that partially or completely blocks the radiation flux depending on its position. The output signal of the receiver determines the linear displacement of the control element relative to the axis perpendicular to the optical axis of the sensor.

Указанный датчик, являясь одноканальным, способен определять только линейное положение объекта и не обеспечивает возможности определения углового положения объекта одновременно по двум координатам. The specified sensor, being single-channel, is able to determine only the linear position of the object and does not provide the ability to determine the angular position of the object simultaneously from two coordinates.

Известен двухкоординатный датчик углового положения [2] , принятый за прототип, содержащий корпус, рычаг, скрепленный с корпусом посредством шарнира с возможностью угловых смещений относительно двух взаимно перпендикулярных осей, два датчика угла поворота, установленные так, что их оптические оси взаимно перпендикулярны, каждый из датчиков угла поворота выполнен в виде последовательно установленных источника излучения, контрольного элемента, связанного с рычагом, и приемника излучения. Датчик содержит также две дуги, установленные в корпусе перпендикулярно друг другу на осях с возможностью поворота дуг в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В дугах выполнены прорези, которые при указанном расположении дуг друг относительно друга образуют отверстие, через которое пропускается рычаг. На оси каждой дуги закреплен контрольный элемент, выполненный в виде полупрозрачного сектора с заданным распределением коэффициента пропускания излучения по дуге сектора. Коэффициент пропускания излучения монотонно возрастает от одного конца дуги полупрозрачного сектора к другому концу. При повороте управляющего рычага в шаровом шарнире в определенном направлении он поворачивает установленную в перпендикулярном направлении дугу, вместе с которой поворачивается скрепленный с ней полупрозрачный сектор. Последний в зависимости от угла поворота рычага изменяет поток излучения, падающий на приемник. Known two-coordinate angle sensor [2], adopted for the prototype, comprising a housing, a lever fastened to the housing by a hinge with the possibility of angular displacements relative to two mutually perpendicular axes, two angle sensors installed so that their optical axes are mutually perpendicular, each rotation angle sensors is made in the form of a sequentially installed radiation source, a control element associated with a lever, and a radiation receiver. The sensor also contains two arcs installed in the housing perpendicular to each other on the axes with the possibility of rotation of the arcs in two mutually perpendicular directions. Slots are made in the arcs, which, at the indicated arrangement of the arcs relative to each other, form an opening through which the lever is passed. A control element is fixed on the axis of each arc, made in the form of a translucent sector with a given distribution of the transmittance of radiation along the arc of the sector. The transmittance of radiation monotonically increases from one end of the arc of the translucent sector to the other end. When the control lever is rotated in a ball joint in a certain direction, it rotates the arc installed in the perpendicular direction, with which the translucent sector attached to it rotates. The latter, depending on the angle of rotation of the lever, changes the radiation flux incident on the receiver.

Недостатком этого датчика является наличие в нем механического узла в виде двух пересекающихся под прямым углом дуг, посредством которого поворот управляющего рычага передается контрольному элементу, то есть полупрозрачному сектору. Наличие такого механического узла в конструкции датчика может привносить в его показания дополнительную погрешность, обусловленную люфтом и трением в этом узле, что снижает надежность датчика. Выполнение контрольного элемента в виде полупрозрачного сектора с заданным распределением коэффициента пропускания излучения по дуге может снижать также надежность датчика, так как возникновение локальных загрязнений на поверхности полупрозрачного сектора может привести к резким скачкам выходного сигнала, а следовательно, к возникновению значительной ошибки в системе управления. Кроме того, наличие в конструкции датчика указанного механического узла, а также необходимость иметь в каждом датчике угла поворота отдельный контрольный элемент усложняют конструкцию датчика. The disadvantage of this sensor is the presence in it of a mechanical assembly in the form of two arcs intersecting at right angles, through which the rotation of the control lever is transmitted to the control element, that is, a translucent sector. The presence of such a mechanical assembly in the design of the sensor may introduce additional error in its readings due to backlash and friction in this assembly, which reduces the reliability of the sensor. The execution of the control element in the form of a translucent sector with a given distribution of the transmittance of radiation along the arc can also reduce the reliability of the sensor, since the occurrence of local pollution on the surface of the translucent sector can lead to sharp jumps in the output signal and, consequently, to a significant error in the control system. In addition, the presence of the indicated mechanical assembly in the sensor design, as well as the need for a separate control element in each angle sensor, complicates the sensor design.

Целью изобретения является повышение надежности датчика за счет использования одного контрольного элемента, общего для обоих датчиков угла поворота и непосредственно скрепленного с рычагом без промежуточной трансмиссии. The aim of the invention is to increase the reliability of the sensor through the use of one control element common to both sensors of the angle of rotation and directly attached to the lever without an intermediate transmission.

Поставленная цель достигается тем, что в отличие от прототипа каждый датчик угла поворота снабжен диафрагмой с отверстием заданной конфигурации установленной между источником излучения и приемником излучения, датчики угла поворота установлены так, что их оптические оси перекрещиваются друг с другом, а контрольный элемент, общий для обоих датчиков угла поворота, скреплен с рычагом и установлен в зоне перекрещивания оптических осей датчика угла поворота. Свойства контрольного элемента, общего для обоих датчиков угла поворота - его форма и распределение коэффициента пропускания излучения могут быть выбраны весьма произвольно. При этом конфигурация отверстия диафрагм задается в соответствии с выбранными свойствами указанного контрольного элемента таким образом, чтобы получить нужную зависимость потока излучения на приемник от положения рычага. This goal is achieved in that, in contrast to the prototype, each rotation angle sensor is equipped with a diaphragm with a hole of a given configuration installed between the radiation source and the radiation receiver, rotation angle sensors are installed so that their optical axes intersect each other, and a control element common to both rotation angle sensors, fastened with a lever and installed in the zone of intersection of the optical axes of the rotation angle sensor. The properties of the control element common to both sensors of the rotation angle - its shape and distribution of the transmittance of radiation can be chosen very arbitrarily. The configuration of the aperture opening is set in accordance with the selected properties of the specified control element in such a way as to obtain the desired dependence of the radiation flux to the receiver from the position of the lever.

Целесообразно также, что контрольный элемент, общий для обоих датчиков угла поворота, может быть выполнен в виде двух непрозрачных пластин, скрепленных между собой так, что они совпадают с двумя боковыми гранями четырехгранной равнобедренной пирамиды с углом между боковыми гранями, равным 90о, ребро пирамиды совмещено с осью рычага, а вершина пирамиды совмещена с центром поворота рычага. Указанная форма контрольного элемента является простейшей.It is also advantageous that the control element, the total angle of rotation for the two sensors may be configured as two opaque plates connected to each other so that they coincide with two side faces of tetrahedral isosceles pyramid with an angle between the side faces equal to 90, the rib pyramids combined with the axis of the lever, and the top of the pyramid is aligned with the center of rotation of the lever. The specified form of the control element is the simplest.

Целесообразно также, чтобы отверстия в каждой из диафрагм было ограничено двумя отрезками прямых, проходящих через точку пересечения плоскости диафрагмы ось поворота рычага, параллельной оптической оси датчика угла поворота, и двумя кривыми, одна из них - дуга окружности радиусом ρ0, а другая - кривая с переменным радиусом кривизны ρ(Ψ) с центрами в указанной точке пересечения плоскости диафрагмы ось поворота, ρ(Ψ) должно удовлетворять условию ρ(Ψ) > ρ0 и определяется из решения уравнения R

Figure 00000002
A
Figure 00000003
2(Ψ)-ρ 2 0 )d
Figure 00000004
= K·φ+a , где R - зависимость выходного сигнала приемника излучения от падающего потока излучения;
φ- угол отклонения рычага;
К и а - постоянные параметры;
A - плотность потока излучения.It is also advisable that the holes in each diaphragm be limited by two straight lines passing through the point of intersection of the diaphragm plane, the axis of rotation of the lever parallel to the optical axis of the angle sensor, and two curves, one of them is an arc of a circle of radius ρ 0 , and the other is a curve with a variable radius of curvature ρ (Ψ) with centers at the indicated intersection point of the diaphragm plane, the rotation axis, ρ (Ψ) must satisfy the condition ρ (Ψ)> ρ 0 and is determined from the solution of the equation R
Figure 00000002
A
Figure 00000003
2 (Ψ) -ρ 2 0 ) d
Figure 00000004
= K · φ + a, where R is the dependence of the output signal of the radiation receiver on the incident radiation flux;
φ is the angle of deviation of the lever;
K and a are constant parameters;
A is the radiation flux density.

Указанная форма отверстия в диафрагмах позволяет получить линейную зависимость выходного сигнала двухкоорди- натного датчика от угла отклонения рычага при использовании приемника излучения с произвольной зависимостью выходного сигнала от потока падающего излучения. The indicated shape of the hole in the diaphragms makes it possible to obtain a linear dependence of the output signal of the two-coordinate sensor on the angle of deviation of the lever when using a radiation receiver with an arbitrary dependence of the output signal on the incident radiation flux.

Целесообразно также, что контрольный элемент, общий для обоих датчиков угла поворота, может быть выполнен в виде непрозрачного конуса, установленного так, что его вершина совмещена с центром поворота рычага, а ось совпадает с осью рычага. Указанная форма контрольного элемента позволяет определять угловое положение детали, закрепленной в двухкоординатном датчике и вращающейся вокруг своей оси симметрии. It is also advisable that the control element common to both sensors of the rotation angle can be made in the form of an opaque cone, mounted so that its top is aligned with the center of rotation of the lever, and the axis coincides with the axis of the lever. The specified form of the control element allows you to determine the angular position of the part, fixed in a two-coordinate sensor and rotating around its axis of symmetry.

На фиг. 1 изображена схема датчика с контрольным элементом, общим для обоих датчиков угла поворота, в форме равнобедренной пирамиды; на фиг. 2 - варианты формы диафрагмы в датчике угла поворота для случаев линейного и нелинейного приемников излучения. In FIG. 1 shows a sensor circuit with a control element common to both angle sensors in the form of an isosceles pyramid; in FIG. 2 - options for the shape of the diaphragm in the angle sensor for cases of linear and nonlinear radiation receivers.

Двухкоординатный датчик углового положения (фиг. 1) содержит два идентичных взаимно перпендикулярных датчика угла поворота с оптическими осями 1 и 2. Рычаг 3 закреплен на подвеске с возможностью поворота относительно взаимно перпендикулярных осей 4 и 5. В качестве такой подвески может использоваться ось вращения, закрепленная в двух подшипниках, установленных на корпусе (на фиг. 1 не показан). В середине этой оси, перпендикулярно к ней, закреплена вторая ось вращения, на которой закреплен рычаг. Рычаг 3 может поворачиваться вокруг второй оси и независимо, вместе со второй осью, вокруг первой оси. На рычаге 3 закреплен контрольный элемент 6, общий для обоих датчиков угла поворота. Среди множества возможных вариантов контрольного элемента 6 наиболее простым будут две непрозрачные пластины, скрепленные между собой под углом, меньшим или равным 90о (фиг. 1).The two-coordinate angle position sensor (Fig. 1) contains two identical mutually perpendicular rotation angle sensors with optical axes 1 and 2. The lever 3 is mounted on the suspension with a possibility of rotation relative to mutually perpendicular axes 4 and 5. As such a suspension, a rotation axis fixed in two bearings mounted on the housing (not shown in FIG. 1). In the middle of this axis, perpendicular to it, the second axis of rotation is fixed, on which the lever is fixed. The lever 3 can be rotated around the second axis and independently, together with the second axis, around the first axis. A control element 6 is fixed on the lever 3, which is common for both rotation angle sensors. Among the many possible options for the control element 6, the most simple will be two opaque plates fastened together at an angle less than or equal to 90 about (Fig. 1).

Также в качестве подвески может использоваться шаровой шарнир с возможностью дополнительного рычага 3 вокруг своей оси. В этом случае контрольный элемент 6 должен быть телом вращения, чтобы его проекции на плоскости, перпендикулярные оптическим осям 1 и 2, не зависели от поворота рычага вокруг своей оси. Простейшим таким контрольным элементом 6 будет непрозрачный конус, ось которого совмещена с осью рычага 3, а вершина совпадает с центром поворота рычага 3. Also, a ball joint with the possibility of an additional lever 3 around its axis can be used as a suspension. In this case, the control element 6 should be a body of revolution, so that its projections on the plane perpendicular to the optical axes 1 and 2, do not depend on the rotation of the lever around its axis. The simplest such control element 6 will be an opaque cone, the axis of which is aligned with the axis of the lever 3, and the vertex coincides with the center of rotation of the lever 3.

Источники излучения состоят из светодиодов 7 и 8, расположенных в фокусе линз 9 и 10, формирующих два параллельных световых пучка. На линзах закреплены плоские диафрагмы 11 и 12, формирующие пучки заданной конфигурации. За контрольным элементом 6, общим для обоих датчиков угла поворота, установлены собирающие линзы 13, и 14, фокусирующие прошедшее излучение на приемники излучения 15 и 16. В качестве приемников излучения могут использоваться фотодиоды или фоторезисторы. Перед приемниками излучения возможна установка диффузных рассеивателей для ослабления требований к точности совмещения светового потока с чувствительной площадкой приемника излучения. The radiation sources consist of LEDs 7 and 8 located at the focus of the lenses 9 and 10, forming two parallel light beams. Flat lenses 11 and 12 are fixed on the lenses, forming bundles of a given configuration. Behind the control element 6, common to both angle sensors, collecting lenses 13 and 14 are installed, focusing the transmitted radiation on radiation detectors 15 and 16. Photodiodes or photoresistors can be used as radiation detectors. It is possible to install diffuse diffusers in front of the radiation receivers to weaken the requirements for the accuracy of combining the light flux with the sensitive area of the radiation receiver.

Положение рычага 3 определяет степень перекрывания световых пучков контрольным элементом 6, и выходные сигналы с приемников излучения однозначно определяют угловое положение рычага относительно каждой из двух взаимно перпен- дикулярных осей. The position of the lever 3 determines the degree of overlap of the light beams by the control element 6, and the output signals from the radiation receivers uniquely determine the angular position of the lever relative to each of the two mutually perpendicular axes.

Пространственное распределение коэффициента пропускания излучения диафрагмами 11, 12 и контрольным элементом 6 может быть весьма разнообразным, но согласованным друг с другом для получения заданной выходной характеристики датчика углового положения. В частности, для указанных выше наиболее простых вариантов непрозрачного контрольного элемента 6 и приемника излучения 5 с линейной характеристикой отверстие в непрозрачной диафрагме 11 на фиг. 2 ограничено двумя отрезками прямых 17-19 и 18-20, проходящих через точку 21 пересечения плоскости диафрагмы 11 осью 5 поворота рычага, параллельной оптической оси 1 датчика угла поворота; и двумя кривыми 17-18 и 19-20, являющимися дугами окружности с центрами в точке 21. The spatial distribution of the transmittance of radiation by the diaphragms 11, 12 and the control element 6 can be very diverse, but coordinated with each other to obtain a given output characteristic of the angular position sensor. In particular, for the above simplest versions of the opaque control element 6 and the radiation receiver 5 with a linear characteristic, the hole in the opaque diaphragm 11 in FIG. 2 is limited by two segments of lines 17-19 and 18-20 passing through the point of intersection of the diaphragm 11 plane 21 with the axis of rotation 5 of the lever parallel to the optical axis 1 of the angle sensor; and two curves 17-18 and 19-20, which are arcs of a circle with centers at point 21.

Для приемника излучения 5 с нелинейной характеристикой (например, фоторезистора) отверстие в непрозрачной диафрагме 11 на фиг. 2 ограничено двумя отрезками прямых 22-25 и 23-26, проходящих через точку 24 пересечения плоскости диафрагмы 11 осью 5 поворота рычага, параллельной оптической оси 1 датчика угла поворота; и двумя кривыми 25-26 и 22-23, причем одна из них - дуга окружности радиусом ρ0, а другая кривая с переменным радиусом кривизны ρ(Ψ) с центрами в точке 24. ρ(Ψ) определяется из решения уравнения R

Figure 00000005
A
Figure 00000006
, где R - зависимость выходного сигнала приемника излучения от падающего потока излучения;
φ- угол отклонения рычага;
К и a - постоянные параметры;
A - плотность потока излучения.For a radiation receiver 5 with a non-linear characteristic (for example, a photoresistor), the hole in the opaque diaphragm 11 in FIG. 2 is limited by two segments of lines 22-25 and 23-26 passing through the point 24 of intersection of the plane of the diaphragm 11 with the axis of rotation 5 of the lever parallel to the optical axis 1 of the angle sensor; and two curves 25-26 and 22-23, one of them being an arc of a circle of radius ρ 0 , and the other curve with a variable radius of curvature ρ (Ψ) centered at 24. ρ (Ψ) is determined from the solution of equation R
Figure 00000005
A
Figure 00000006
where R is the dependence of the output signal of the radiation receiver from the incident radiation flux;
φ is the angle of deviation of the lever;
K and a are constant parameters;
A is the radiation flux density.

Установка начальной рабочей точки приемника излучения осуществляется за счет дополнительной прозрачной области 27 на диафрагме 11, которая не перекрывается контрольным элементом 6 при всех положениях рычага 3. The initial working point of the radiation receiver is set due to the additional transparent region 27 on the diaphragm 11, which is not blocked by the control element 6 at all positions of the lever 3.

Выходные электрические сигналы с приемником излучения далее используются в аналоговой форме или преобразуются в цифровой код в качестве результатов измерения углов отклонения рычага относительно двух независимых осей. The output electrical signals with a radiation receiver are then used in analog form or converted into a digital code as the results of measuring the lever deviation angles with respect to two independent axes.

Использование одного контрольного элемента, общего для обоих датчиков угла поворота и непосредственно скрепленного с рычагом без промежуточной трансмиссии, устраняет трение и люфт в передаточных элементах, уменьшает число этих элементов и таким образом повышает надежность и упрощает конструкцию датчика. (56) 1. Воронцов Л. И. Фотоэлектрические системы контроля линейных величин. М. : Машиностроение, 1965, с. 48, фиг. 23. The use of one control element, common to both sensors of the angle of rotation and directly attached to the lever without an intermediate transmission, eliminates friction and play in the transmission elements, reduces the number of these elements and thus increases reliability and simplifies the design of the sensor. (56) 1. Vorontsov L.I. Photovoltaic control systems for linear quantities. M.: Mechanical Engineering, 1965, p. 48, FIG. 23.

2. Патент США N 4731530, кл. G 01 D 5/34, 1988.  2. US patent N 4731530, CL. G 01 D 5/34, 1988.

Claims (4)

ДВУХКООРДИНАТНЫЙ ДАТЧИК УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ, содержащий корпус, рычаг, скрепленный с корпусом посредством шарнира с возможностью угловых смещений относительно двух взаимно перпендикулярных осей, два датчика угла поворота, установленные так, что их оптические оси взаимно перпендикулярны, каждый из датчиков угла поворота выполнен в виде последовательно установленных источника излучения, скрепленного с корпусом, контрольного элемента, связанного с рычагом, и приемника излучения, скрепленного с корпусом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, каждый датчик угла поворота снабжен диафрагмой с отверстием заданной конфигурации, установленной между источником излучения и приемником излучения, датчики угла поворота установлены так, что их оптические оси перекрещиваются друг с другом, а контрольный элемент, общий для обоих датчиков угла поворота, скреплен с рычагом и установлен в зоне перекрещивания оптических осей датчиков угла поворота. A TWO-ORDER ANGULAR SENSOR, comprising a housing, a lever fastened to the housing by a hinge with the possibility of angular displacements relative to two mutually perpendicular axes, two rotation angle sensors installed so that their optical axes are mutually perpendicular, each of the rotation angle sensors is made in the form of sequentially installed a radiation source bonded to the housing, a control element coupled to the lever, and a radiation receiver bonded to the housing, characterized in that, for the purpose of for reliability, each rotation angle sensor is equipped with a diaphragm with a hole of a given configuration installed between the radiation source and the radiation receiver, rotation angle sensors are installed so that their optical axes intersect each other, and the control element common to both rotation angle sensors is fastened with lever and installed in the zone of intersection of the optical axes of the angle sensors. 2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что контрольный элемент, общий для обоих датчиков угла поворота, выполнен в виде двух непрозрачных пластин, скрепленных между собой так, что они совпадают с двумя боковыми гранями четырехгранной равнобедренной пирамиды с углом между боковыми гранями 90oС, ребро пирамиды совмещено с осью рычага, а вершина пирамиды совмещена с центром поворота рачага.2. The sensor according to claim 1, characterized in that the control element common to both sensors of the rotation angle is made in the form of two opaque plates fastened together so that they coincide with two side faces of a tetrahedral isosceles pyramid with an angle between the side faces 90 o С, the edge of the pyramid is aligned with the axis of the lever, and the top of the pyramid is aligned with the center of rotation of the arm. 3. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что отверстие в каждой из диафрагм ограничено двумя отрезками прямых, проходящих через точку пересечения плоскости диафрагмы осью поворота рычага, параллельной оптической оси датчика угла поворота, и двумя кривыми, одна из них - дуга окружности радиусом ρ0, а другая - кривая с переменным радиусом кривизны ρ(Ψ) с центрами в точке пересечения плоскости диафрагмы осью поворота, ρ(Ψ) должно удовлетворить условию ρ(Ψ)>ρ0 и определяется из уравнения
R
Figure 00000007
A
Figure 00000008
2(Ψ)-ρ 2 0 )d
Figure 00000009
= K·φ+a
где R - зависимость выходного сигнала приемника излучения от падающего потока излучения;
φ - угол отклонения рычага;
K и a - постоянные параметры;
A - плотность потока излучения.
3. The sensor according to claim 1, characterized in that the hole in each of the diaphragms is limited by two straight lines passing through the point of intersection of the diaphragm plane with the axis of rotation of the lever parallel to the optical axis of the angle sensor and two curves, one of them is an arc of a circle of radius ρ 0 , and the other is a curve with a variable radius of curvature ρ (Ψ) with centers at the point of intersection of the diaphragm plane with the rotation axis, ρ (Ψ) must satisfy the condition ρ (Ψ)> ρ 0 and is determined from the equation
R
Figure 00000007
A
Figure 00000008
2 (Ψ) -ρ 2 0 ) d
Figure 00000009
= K
where R is the dependence of the output signal of the radiation receiver from the incident radiation flux;
φ is the angle of deviation of the lever;
K and a are constant parameters;
A is the radiation flux density.
4. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что контрольный элемент, общий для обоих датчиков угла поворота, выполнен в виде непрозрачного конуса, установленного так, что его вершина совмещена с центром поворота рычага, а ось совпадает с осью рычага.  4. The sensor according to claim 1, characterized in that the control element common to both rotation angle sensors is made in the form of an opaque cone mounted so that its top is aligned with the center of rotation of the lever, and the axis coincides with the axis of the lever.
SU4776880 1990-01-04 1990-01-04 Two-coordinate pickup of angular position RU2005991C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4776880 RU2005991C1 (en) 1990-01-04 1990-01-04 Two-coordinate pickup of angular position
PCT/SU1990/000288 WO1991010112A1 (en) 1990-01-04 1990-12-27 Two-coordinate pick-up of angular position

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4776880 RU2005991C1 (en) 1990-01-04 1990-01-04 Two-coordinate pickup of angular position

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2005991C1 true RU2005991C1 (en) 1994-01-15

Family

ID=21488722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4776880 RU2005991C1 (en) 1990-01-04 1990-01-04 Two-coordinate pickup of angular position

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2005991C1 (en)
WO (1) WO1991010112A1 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1312663A (en) * 1970-05-28 1973-04-04 Ti Group Services Ltd Optical control means
US4583852A (en) * 1983-03-31 1986-04-22 The Perkin-Elmer Corporation Attitude transfer system
JPS60225024A (en) * 1984-04-24 1985-11-09 Jeco Co Ltd Angle sensor
US4731530A (en) * 1986-04-21 1988-03-15 Mikan Peter J Joystick control having optical sensors
SE456038B (en) * 1986-12-18 1988-08-29 Moagon Ab DEVICE FOR ANGLE DOCTOR INDICATION

Also Published As

Publication number Publication date
WO1991010112A1 (en) 1991-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4459022A (en) Fiber optic angular sensor
US4595830A (en) Multimode optical fiber accelerometer
US4670649A (en) Optical transducer and measuring device
JPH0130089B2 (en)
US4471659A (en) Optical vibration sensor
US4910395A (en) Optical tracking sensor including a three-sided prismatic light splitter
RU2005991C1 (en) Two-coordinate pickup of angular position
US4231662A (en) Phase shift correction for displacement measuring systems using quadrature
EP0577578B1 (en) Optical angle measuring device
US4679029A (en) Optoelectronic rotational position sensor
JP3205680B2 (en) Reflective optical encoder
JP2002243503A (en) Optical encoder
US4855588A (en) Cylindrical wide field receiver element
SU1469345A1 (en) Photoelectric accumulator
RU2054622C1 (en) Axially symmetrical optical irradiation beam position pickup
SU1283528A1 (en) Photoelectric displacement transducer
JP4878169B2 (en) Tilt angle detector
JP2000121388A (en) Optical encoder
SU953457A1 (en) Optical electronic measuring device
SU1696855A1 (en) Two-coordinate optoelectronic protractor
SU1435936A1 (en) Optronic device for checking position of object
SU1726984A1 (en) Motion control device
SU1117665A1 (en) Optronic function generator
SU1180685A1 (en) Linear movement pickup
CN86105194A (en) Integral condenser