SU1037069A1 - Устройство дл измерени угловых перемещений объекта - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к контроль1но-измерительнрй технике и может быт использовано дл  угловых измерений в различных област х техники, например , при выполнении юстировочных работ.

Известны фазовые оптико-электронные угломеры, содержащие объектив, модул тор, приемник излучени , генератор опорного напр жени  и систему обработки сигнала, включающую фазометр Г1 3.

Недостатком этих устройств  вл етс  невысока  точность при крупных растрах модул тора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство дл  измерени  угловых пере-. мещений объекта , содержащее оптический блок, установленные последовательно на выходе оптического блока модул тор и приемник излучени  и бло измерени  разности фаз. Устройство содержит также два дополнительных приемника излучени , при этом оптический блок содержит объектив дл  формировани  изображений двух свет щихс  объектов. Блок измерени  разности фаз состоит из фазометра, соединенного с двум  приемниками излу|Чени , блока формировани  информационного сигнала, соединенного с фазометром и со счетчиком, подключенным к второму и третьему приемнику излучени  С . }о

Недостатком устройства  вл етс  низка  точность измерений при крупном растре.

Целью изобретени   вл етс  повыгиение точности измерений. i Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройстве дл  измерени  угловых перемещений объекта, содержащем оптический блок, установленные.последовательно на выходе оптического блока модул тор и приемник излучени  и блок измерени  разности фаз, оптический блок выполнен в виде автоколлимационной системы с зеркалом, св зываемым с объектом, блок измерени  разности фаз - в виде п-фазного генератора опорного напр жени , дешифратора точного отсчета, h ключевых элементов , входы которых соединены соответственно с п-фазным генератором опорного напр жени  и дешифратором точного отсчета, суммируюи{его элемента , соединенного с выходами ключевых элементов, фазометра точного отсчета и регистратора, соединенного с Последним, соединенных последовательно фазометра грубого отсчета, преобразовател  напр жение - код и дешифратора грубого отсчета, выход которого соединен с вторым входом регистратора , выход преобразовател  напр жение - код подключен к входу дешифратора точного отсчета, приемник ,излучени  соединен, с первыми входами фазометра грубого отсчета и фазометра точного отсчета, второй вход последнего соединен с суммирующим элементом , а второй вход фазометра грубого отсчета - с первым выходом rt-фазного генератора опорного напр жени . На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - развертка растра; на фиг. 3 - эпюры сигналов, по сн ющие работу устройства.

Устройство состоит из автоколлимационной системы, содержащей зеркало 1 , св зываемое с объектом, объектив 2, оптический светоделительный узел 3, осветительную -систему t и щелевую диафрагму 5, модул тора 6, имеющего вид барабана с нанесенным растром,состо щим из чередующихс  прозрачных и непрозрачных полос равной ширины, установленного в фокальной плоскости объектива 2, приемника 7 излучени , помещенного внутри барабана модул тора 6, h-фазного генератора 8 опорного напр жени , выполненного в виде п пар источников излучени  и приемников излучени , размещенных по окружности модул тора 6 таким образом, чтобы начальные фазы сигналов, образующих г -фазную систему, отличались последовательно на фазовый угол 4 (начальна  фаза первого сигнала 4 О, второго - Ч .-2, третьего ,- 4

()-2, п-го.Ч- Чп-Я- ГМ усилительных узлов , фазометр 1 грубого отсчета, усилительный узел 9 информативного сигнала и один из усилительных узлов опорного сигнала подключены к фазометру 13 грубого отсчета (преобразователю фаза напр жение ), ключевых элементов 14-16 и дешифратора 17 точного отсчета, соединенного с входами последних, суммирующего элемента 10, соединенного с выходами ключевых элементов 14-1б, дешифратора 19 грубого отсчета, преобразовател  20 напр жение - код, выходы которого соединены соответственно с дешифратором 19 грубого отсчета и дешифратором 17 точного отсчета , фазометра 21 точного отсчета и регистратора 22, соединенного с ним и с дешифратором 19 грубого отсчета , усилительный:узел 9 информативного сигнала соединен с входом фазометра 21 точного отсчета. Устройство работает следующим образом . На поверхности модул тора 6 созда CToj автоколлимационное изображение щели диафрагмы 5, а также опорные изо(5ражени  (марки). На фиг. 2 показаны положени  опорных марок дл  -фазного генератора 8 опорного напр жени . Опорные сигналы 1Ц, U2 UT 1д (фиг. 3) сдвинуты последовате но на 9П°. Сигнал II от автоколлимационного изображени  щели при нулевом рассогласовании совпадает по фа зе с сигналом 1Ц . При угловых перемещени х зеркала 1 автоколлимационн ИчЧображение щели перемещаетс , при этом начальна  фаза сигнала U в зависимости от величины перемещени  по направлению движени  растра (ска нировани ) изменитс  на величину хдЧ 4 ЗбО°, где Т - линейный пери од растра. Разность фаз между сигна лом с приемника 7 и каждым из опорных сигналов изменитс  на величину Af и будет складыватьс  из начальней разности фаз, определ емой фази ровкой генератора 8 опорного напр ж ни , и величины 4 Ч , Разность фаз между сигналом U и IL измер етс  фазометром 13 грубого отсчета (прео разователь фаза - напр жение). Напр жение с выхода фазометра 13 поступа ет на преобразователь 20 напр жение код. Дешифратор 17 вырабатывает сигнал управлени  ключевыми элементами , при этом влюбой момент времени только один ключевой элемент может находитьс  в открытом состо нии, т.е. сигнал на выходе деш1«|)ратора 17 состоит из набора нулей и всегда одной единицы. Кодова  комбинаци  строитс  таким образом, что открытым оказываетс  ключевой элемент tl, 15 или 16 того опорного сигнала, дл  которого разность фаз между ним и информативным сигналом с приемника 7 меньше величины 4 У . Поэтому фазометр 13 должен измер ть разность фаз лишь с точностью до величины Ч Этот сигнал грубого отсчета через дешифратор 19 подаетс  в регистратор. Точный отсчет осуществл етс  фазометром 21. Его диапазон измерений может быть мал и составл ть величину Ч у Этот отсчет также поступает в регистратор 22, где суммируетс  с грубым отсчетом. Таким образом, точность измерени  разности фаз и поэтому точность автоколлимационных измерений повышаетс , поскольку фазометр точного отсчёта работает в малом диапазоне измерений и обеспечить высокую точность такогЬ фазометра можно весьма простыми средствами , например, применив фазовый детектор. Фазовые детекторы имеют в диапазоне фазовых углов± 5 нелинейность статической характеристики преобразований /«П,55, а в диапазоне ±180 S% и более. Следовательно, применение четырехфазного генератора опорного напр жени  даст возможность повысить на пор док точность измерений .

«о

Ч V tf / Мтоколлимационное изображение QnopH6ie изо5рап(ениа Фиг.1 Hanoedjjeme скан(робан1л 

Фыг.3

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УЗЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА, содержащее оптический блок, установленные последовательно на выходе оптического блока модулятор и приемник излучения и блок измерения разности фаз, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оп тический блок выполнен в виде автоколлимационной системы с зеркалом, связываемым с объектом, блок измерения разности фаз - в виде П-фазного генератора опорного напряжения, дешифратора точного отсчета, П ключевых элементов, входы которых соединены соответственно с η-фазным генератором опорного напряжения и дешифратором точного отсчета, суммирующего эле мента, соединенного с выходами ключевых элементов, фазометра точного от счета и регистратора, соединенного с последним, соединенных последовательно фазометра грубого отсчета, преобразователя напряжение - код и дешифратора грубого отсчета, выход которого соединен с вторым входом регистратора, выход преобразователя напряжение - код подключен к входу дешифратора точного отсчета, приемник излучения соединен с первыми входами фазометра грубого отсчета и фазометра точного отсчета, второй вход последнего соединен с суммирующим элементом, а второй вход фазометра грубого отчета - с первым выходом η-фазного генератора опорного напряжения.

   О СО f