SU1060941A1 - Фотоэлектрическое устройство дл измерени угловых перемещений - Google Patents

Abstract

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ , содержащее последовательно установленные осветитель, диафрагму, оптическую систему, отражатель, св зываемый с контролируемым объектом , позиционно-чувствительный фотоприемник и последовательно подключенные к его выходу электронные блоки обработки информации и-регист-рации , отличающеес  тем. что, с целью повышени  точности измерени , оно снабжено по меньшей мере одним дополнительным прзиционно-чувствительным фотоприемником, подключенным к входу блока обработки Информации, чувствительные площадки позиционно-чувствительных фотоприемников ориентированы параллельно друг другу и установлены со сдвигом нулевых точек относительно друг друга по измер емой координате, размер изображени  диафрагмы в плоскости установки позиционно-чувствительного фотоприемника в направлении , перпендикул рном измер емой координате, превышает соответствую щеё рассто ние между чувствительными площадками позиционно-чувстви (Л . тельных фотоприемников. О5 о со 4: cfJue.i

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  бесконтактного измерени  угловых перемещений.

Известно фотоэлектрическое устройство дл  измерени  угловых перемещений , содержащее последовательно установленные осветитель, диафрагму оптическую систему, отражатель, св зываемый с контролируемым объектом, позиционно-чувствительный фотоприемник и последовательно включенные к его выходу электронные блоки обработки информации и регистрации С13.

Недостаток известного устройства - невысока  точность измерений, обусловленна  погрешност ми из-за непосто нства светового потока во времени и разности величин калибровочного и основного световых сигналов в плоскости позиционно-чувствительного фотоприемника

Цель изобретени  - повышение точности измерений.

Цель достигаетс  тем, что фотоэлектрическое устройство дл  измерени  угловых перемещений, содержащее последовательно установленные осветитель, диафрагму, оптическую систему, отражатель, св зываемый с контролируемым объектом, позиционно-чувствительный фотоприемник, и последовательно подключенные к его выходу электронные блоки обработки информации и регистрации, снабжено по меньшей мере одним дополнительHtaM позиционно-чувствительным фотоприемником , подключенным к входу блока обработки информации, чувствительные площадки позиционно-чувствительных фотоприемнйков ориентированы параллельно друг другу и установлены со сдвигом нулевыхточек относительно друг друга по измер емой координате, размер изображени  диафраг )мы в плоскости установки позиционно-чувствительного фотоприемника в направлении, перпендикул рном измер емой координате, превышает соответствующее рассто ние между чувствительными площадками позиционночувствительных;фотоприемников .

На фиг. 1 изображена блок-схема фотоэлектрического устройства дл  измерени  угловых перемещений; на фиг. 2 - взимное расположение позиционно-чувствительных фотоприемников . Устройство содерл«т осветитель 1, вьшолненный в виде источника счета и конденсатора, диафрагму 2, оптическую систему, из светоделител  3 и объектива 4, предназначенного дл  формировани  светолых лучей в параллельный сйетовой пучок на выходе и фокусировки отраженных световых лучей в плоскости позиционно-чувствидельных фотоприемников 5 и б, Отра жатель 7, скрепл емый с контролируемым объектом,  вл етс  датчиком положени  светового луча.

ПЧФ 5 и 6, расположенные в плоскости изображений объектива 4, сориентированы по длине в направлении измерений, при этом их нули сдвинуты относительно друг друга по измер емой координате на величину А (фиг. 2 }, Электронный блок 8 обработки информации предназначен дл  оперативного запоминани  величин .сигналов, снимаемых с ПФЧ 5 и 6, и дл  вычислени  координат по приведенным формулам, а также дл  сопоставлени  вышеуказанных сигналов с Калибровочными после измерени . Электронный блок 9 регистрации регистрирует сигнёшы, вьщаваемые электронным блоком 8 обработки информации о положении контролируемого объекта, и предназначен дл  их хранени  в с.воей пам ти и вычислени  величины углов положени  объекта и индицировани  их (или выдачи в ЭВМ системыJ.

Устройство работает следующим образом.

Световой пучок, который попадает на отражатель 7, отражаетс  от него , проходит объектив 4, который через светоделитель 3 проэктируетс  IB виде штриха на светочувствительные площадки ПЧФ б, наход щиес  в фокальной плоскости объектива 4. Размер А,штриха, т.е. изображени  диафрагмы 2 в плоскости установки И 6, превышает соответствующее рассто ние В между чувствительными площадками пЧФ 5 и 6. Световые сигналы преобразуютс  на ПЧФ 5 и б в электрические, которые поступают в электронный блок 8 обработки информации, св занный с -ЭВМ, а вычислительный результат измерений поступает в электронный блок9 регистрации.

Включение ПЧФ 5 и б осуществл етс  таким образом, что при перемещении X изобрсокени  идафрагмы 2 . по измер емой координате приращени  показаний ПЧФi U и U2 имеют противоположный знак.

Дл  случа , когда крутизна позиционной характеристики одного элемента 5 не равна крутизне позиционной характеристики другоро элемента 52, т.е. S2 kS / при световом потоке в оптическом изображении равном Фд, фототоки элементов равны

U - o S fiA-}). Суммарный сигнал при этом равен Uj. (-(-1) + /.

Величины Uj при фиксированных значени х х координаты изображени  в плоскости анализатора определ ютс  -в процессе калибровки фотоэлемента известными способами. Величина Uj- вычисл етс  в ЭВМ путем суммировани  значений и и и соответствующих определенному значению

X.

Предположим, что в режиме измерений световой поток в изобргикении изменилс : 1 jj Л Ф

При этом напр жени  на выходе ПЧФ будут равЫы .

и , (А-Х)(А-х)(А-к), 0 tf (l-t))((l-XJfМ.

Из сравнени  В1 ражений дл  .U и Uy следует, что они отличаютс  на величину

&(( котора  определ етс  величиной измерени  светового потока. ,

Путем вычитани  из величины Uf , полученной в результате к ибровки, величины U2 ,вычисленной по результатам измерений, наход т л U.

Дл  разложени  л От-по составл ющим и и Ul примем

2

110

Тогда

4U

Следовательно, результат измереt5 ний выразитс  как . ,

In

u,u;.

очевидно, что знаки поправок ЛИ и 1/2 определ ютс  знаком Лф ..

Поскольку величина не зависит от величины светового потока и однозначно определ етс  координатой х,

предлагаемое устройство измер ет положение штриха (изображени  диафрагмы 2), а тем самьил и величину углового лёремещени ;-с исключением погрешности из-за колебаний светового потока, что и позвол ет повысить точность измерени .

QDt/e.f

Claims (1)

1. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее последовательно установленные осветитель, диафрагму, оптическую систему, отражатель, ' связываемый с контролируемым объектом, позиционно-чувствительный фотоприемник и последовательно подключенные к его выходу электронные блоки обработки информации и-регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено по меньшей мере одним дополнительным позиционно-чувствительным фотоприемником, подключенным к входу блока обработки информации, чувствительные площадки позиционно-чувствительных фотоприемников ориентированы параллельно друг другу и установлены со сдвигом нулевых точек относительно друг друга по измеряемой координате, размер изображения диафрагмы в плоскости установки позиционно-чувствительного фотоприемника в направлении, перпендикулярном измеряемой координате, превышает соответствующее расстояние между чувствительны- S ми площадками позиционно-чувствительных фотоприемников. f фие.1