SU1125489A1

SU1125489A1 - Device for measuring object angular position

Info

Publication number: SU1125489A1
Application number: SU813371087A
Authority: SU
Inventors: Тимур Мустафович Айсин; Алексей Ильич Гаврилов; Анатолий Дмитриевич Заболотский; Марина Владимировна Захарова; Владимир Леонидович Мамон; Анатолий Викторович Подобрянский; Валентин Павлович Пушечников; Борис Алексеевич Смирнов; Феликс Павлович Хлебников; Владимир Петрович Асташкин
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6670
Priority date: 1981-12-21
Filing date: 1981-12-21
Publication date: 1984-11-23

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ИЗМЕРЕНА УГЛОЙОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА, содержащее оптически св занные источник модулированного света с блоком считывани - частоты модул ции, оптическую систему, координатно-чувствительньй фотоприемник, два дифференциальных усилител и блок регистрации , входы которого подключены к выходам дифференциальных усилителей, отличающеес тем, что, с целью повьшени точности измерений, оно снабжено шторкой, перекрывающей световой поток источника модулированного света, четырьм сумматорами , первые входы которых подключены к выходам координатно-чувствительного фотоприемпика, выходы сумматоров св заны с входами дифференциальных усилителей, блоком формировани опорньгх напр жений, управл ющий вход ко . торого через ключ подключен к выходу блока считывани частоты модул ции, выходы блока формировани опорных напр жений соединены с вторыми входами сумматоров. 2. Устройство по П.1, отличающеес тем, что блок формировани , опорных напр жений выполнен в виде четьфех модул торов,двух фазоинверторов, генератора фазовраща ел и полосового фильтра, вход которого вл етс входом блока выход полосового фильтра св зан с входами модул торов, выходы которых вл ютс выходами блока, выход генератора соединен с управл ющим входом первого модул тора, входом фазовращател и входом первого фазоинвертора, выходы которого соединень с управл ющим входом второго модул тора, выход фазовращател соединен с управл ю цим входом третьего модул тора и входом второго фазоинвертора, выход которого соединен с управл ющим входом четвертого модул тора.1. DEVICE LNA MEASURED COVER POSITION OF AN OBJECT containing optically coupled modulated light source with a readout unit - modulation frequency, optical system, coordinate-sensitive photodetector, two differential amplifiers and a recording unit, whose inputs are connected to the outputs of differential amplifiers, distinguished by that, in order to increase measurement accuracy, it is equipped with a shutter, blocking the light flux of the modulated light source, four adders, the first inputs of which are connected They are connected to the outputs of the coordinate-sensitive photo-standard, the outputs of the adders are connected with the inputs of the differential amplifiers, the unit for the formation of the supporting voltages, the control input ko. second, through a switch, connected to the output of the modulation frequency reading unit, the outputs of the reference voltage generation unit are connected to the second inputs of the adders. 2. A device according to claim 1, characterized in that the forming unit, the reference voltages are made in the form of a set of modulators, two phase inverters, a phase rotation generator, and a band-pass filter, whose input is the input of the block and the output of the band-pass filter connected to the inputs of the modulators The outputs of which are the outputs of the block, the output of the generator is connected to the control input of the first modulator, the input of the phase shifter and the input of the first phase inverter, the outputs of which are connected to the control input of the second modulator, the output of the phase shifter is connected to control of the third modulator input and the second phase inverter input, the output of which is connected to the control input of the fourth modulator.

Description

Изобретение относитс к измерите ной технике и может быть использова но дл измерени углового положени различных объектов, например при центрировке линз. Известно устройство дл измерени углового положени объекта, содержащее оптически св занные источник света, оптическую систему, координатно-чувствительный фотолриемник дифференциальный усилитель и блок регистрации ClJ. Недостатком yctpoйcтвa вл етс невысока точность измерений, вызьшаема работой на посто нном токе Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс устройство дл измерени углового п ложени объекта, содержащее оптичес ки св занные источник модулированного света с блоком считывани частоты модул ции, оптическую систему, координатно-чувствительный фотоприемник , двадифференциальных усилител и блок регистрации, входы которого подключены к выходам диффе ренциальных усилителей 2. Недостатком известного устройств вл етс дрейф результатов измерени при работе со слабыми световь1ми потоками. I Целью изобретени вл етс повышение точности измерени . Указанна цель достигаетс тем, чтоустройство дл измерени углово го положени объекта, содержащее оп тически св занные источник модулированного света с блаком считывани частоты модул ции, оптическую систему, координатно-чувствительный фотоприемник, два дифференциаль ных усилители и блок регистрации, входы которого подключены к выходам дифференциальных усилителей, снабже но шторкой, перекрывающей световой поток источника модулированного све та, четырьм сумматорами, первые входы которых подключены к выходам координатно-чувствительного фотопри емника, выходы сумматоров св заны С входами дифференциальных усилителей , блоком формировани опорных напр жений, управл ющей вход которого через ключ подключен к выходу блока считывани частоты модул ции выходы блока формировани опорных напр жений соединены с вторыми входами с уммат ор о в. Кроме того, блок формировани опорных напр жений вьтолнен в виде четырех модул торов, двух фазоинверторов , генератора фазовращател и полосового фильтра, вход которого вл етс входом блока, выход полосового фильтра св зан с входами модул торов , выходы которых вл ютс выходами блока, выход генератора соединен с управл ющим входом первого модул тора, входом фазовращател и входом первого фазоинвертора,выходы которого соединены с управл ющим входом второго модул тора, выход фазовращател соединен с управл ющим входом третьего модул тора и входом второго фазоинвертора, выход которого соединен с управл ющим входом четвертого модул тора. На чертеже представлена функциональна схема устройства. Устройство содержит источник 1 света, блок 2 питани ,конденсор 3, узел 4 модул ции светового потока с блоком считывани частоты модул ции, состо щий из модул тора 5, привода 6 модул тора, световода 7, дополнительного фотоприемника 8, диафрагму 9, апертурную диафрагму 10, полупрозрачный элемент 11, коллинирующий объектив 12, фокусирующий объектив 13,модулирующую диафрагму 1,4, шторку 15, перекрывающую световой поток, координатно-чувствительный фотоприемник 16, сумматоры 17-20, первые входы которых подключены к координатно-чувствительному фотоприемнику 16, блок 21 вьщелени информационных сигналов, состо щий из последовательно соединенных полосовых фильтров 22-25, входы которых подключены к выходам сумматоров 17, детекторов 26-29, фильтров 30-33 нижних частот,.дифференциальные усилители 34 и 35, входы которых подключены к выходам фильтров 30-33, блок 36 регистрации., входы которого подключены к выходам дифференциальных усилителей 34 и 35, сумматор 37, входы которого подключены к выходам фильтров нижних частот, индикатор 3.8, подключенный к выходу сумматора 37, блок 39 формировани опорных напр жений, состо гщй из модул торов 40-43, выходы которых соединены с вторыми входами сумматоров 17-20 полосового фильтра 44, вход которого подключен к выходу ополнительного фотоппиемпика 8,The invention relates to a measuring technique and can be used to measure the angular position of various objects, for example when centering lenses. A device for measuring the angular position of an object is known, comprising an optically coupled light source, an optical system, a coordinate-sensitive photomultiplier, a differential amplifier, and a ClJ recording unit. The disadvantage of the yctrometer is the low accuracy of measurements performed by DC operation. The device closest to the invention in its technical essence is a device for measuring the angular position of an object, containing an optically coupled modulated light source with a modulation frequency reading unit, an optical system, -sensitive photodetector, dual-differential amplifier and recording unit, the inputs of which are connected to the outputs of differential amplifiers 2. A disadvantage of the known devices is are drift measurement results when working with weak svetov1mi streams. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy. This goal is achieved by the fact that a device for measuring the angular position of an object, containing an optically coupled source of modulated light with a modulation frequency reading block, an optical system, a coordinate-sensitive photodetector, two differential amplifiers and a recording unit, whose inputs are connected to the outputs of the differential amplifiers, equipped with a curtain, blocking the luminous flux of the modulated light source, four adders, the first inputs of which are connected to the outputs of the coordinate-sensing Yelnia fotopri emnika, the outputs of adders are coupled with the inputs of differential amplifier unit for generating a reference voltage, the control input of which is connected through a switch to the output frequency of the read unit block modulation outputs tion generating reference voltages are connected to second inputs of op with ummat in. In addition, the reference voltage generation unit is made in the form of four modulators, two phase inverters, a phase shifter generator and a bandpass filter whose input is the input of the block, the output of the bandpass filter is connected to the inputs of the modulators whose outputs are the output of the block, the output of the generator connected to the control input of the first modulator, the input of the phase shifter and the input of the first phase inverter, the outputs of which are connected to the control input of the second modulator, the output of the phase shifter is connected to the control input of the third motor Str torus and the input of the second phase inverter whose output is connected to the control input of the fourth modulator. The drawing shows the functional diagram of the device. The device comprises a light source 1, a power supply unit 2, a condenser 3, a luminous flux modulation unit 4 with a modulation frequency reading unit consisting of a modulator 5, a modulator drive 6, a light guide 7, an additional photodetector 8, aperture 9, aperture diaphragm 10, a translucent element 11, a colliding lens 12, a focusing lens 13, a modulating aperture 1.4, a shutter 15, a blocking light flux, a coordinate-sensitive photodetector 16, adders 17-20, the first inputs of which are connected to a coordinate-sensitive photodetector 16, an information signaling unit 21, consisting of series-connected band-pass filters 22-25, whose inputs are connected to the outputs of adders 17, detectors 26-29, low-pass filters 30-33, differential amplifiers 34 and 35, whose inputs are connected to the outputs of the filters 30-33, registration unit 36, whose inputs are connected to the outputs of differential amplifiers 34 and 35, adder 37, whose inputs are connected to the outputs of low-pass filters, indicator 3.8 connected to the output of adder 37, voltage-generating unit 39 , with The rest of the modulators 40-43, the outputs of which are connected to the second inputs of the adders 17-20 of the band-pass filter 44, the input of which is connected to the output of the additional photoelectric 8,

33

фазоинверторов 45 и 46, выходы которых соединены с управлжргдими входам модул торов 41 и 43, генератора 47, выход которого соединен с управл ющим входом модул тора 40, входом фаэоинвертора 45 и входом фазовращател 48, выход которого соединен с управл ющим входом модул тора 42 и входом фазоин:ертора 46, ключ 49, соедин ющий выход полосового фильтр 44 и управл ющие входы модул торов 40-43.phase inverters 45 and 46, the outputs of which are connected to the control inputs of the modulators 41 and 43, generator 47, the output of which is connected to the control input of the modulator 40, the input of the phase inverter 45 and the input of the phase rotator 48, the output of which is connected to the control input of the modulator 42 and input fazoin: sertor 46, key 49, connecting the output of the band-pass filter 44 and control inputs of the modulators 40-43.

Контролируетс элемент 50 оптической системы.Element 50 of the optical system is monitored.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Изображение источника 1 света, питаемого блоком 2 питани , проектируетс конденсором 3 в плоскость установки диафрагмы 9. Изображение диафрагмы 9, с помощью полупрозрачного элемента 11, коллимирующего 12 и фокусирующего 13 объективов отраженное от поверхности контролируемого элемента 50 оптической системы, переноситс в плоскость установки модулирующей диафрагмы 14The image of the source 1 of the light supplied by the power supply unit 2 is projected by the condenser 3 into the plane of installation of the diaphragm 9. The image of the diaphragm 9 is transmitted to the plane of installation of the modulating diaphragm using a translucent element 11, collimating 12 and focusing 13 lenses. 14

Световой поток, прошедший через модулирующую диафрагму 14, попадает на координатно-чувствительный фотоприемник 16, с выхода которого информационные сигналы усиливаютс сумматорами 17-20. Перва гармоническа составл юща информационных сигналов вьщел етс полосовыми фильтрами 22-25 и 30-33. Сигналы с фильтров 30 и 31 нижних частот поступают на дифференциальный усилитель 34,а с выхода фильтров 32 и 33 нижних частот - на дифференциальный усилитель 35.The luminous flux transmitted through the modulating aperture 14 falls on the coordinate-sensitive photodetector 16, from which output the information signals are amplified by adders 17-20. The first harmonic component of the information signals is provided by bandpass filters 22-25 and 30-33. The signals from the filters 30 and 31 of the lower frequencies are fed to the differential amplifier 34, and from the output of the filters 32 and 33 of the lower frequencies to the differential amplifier 35.

Сигналы с выхода дифференциальных усилителей 34 и 35 поступают на входы блока -36 регистрации.The signals from the output of the differential amplifiers 34 and 35 are fed to the inputs of the -36 registration unit.

Информационные сигналы с выхода фильтров 30-33 также поступают на входы сзгмматора 37, с выхода которого сумма напр жений индицируетс индикатором 38.Information signals from the output of the filters 30-33 are also fed to the inputs of the zgmmator 37, from which output the sum of the voltages is indicated by the indicator 38.

Модул ци светового потока осуществл етс диском 5- модул тора, который вращаетс приводом 6, периодически прерыва световой поток растровыми решетками.The light flux is modulated by the modulator disk 5, which is rotated by the drive 6, intermittently interrupting the light flux by raster gratings.

Опорный сигнал с частотой, равной частоте модул ции, считываетс с помощью световода 7 и дополнительного фотоприемника 8 и поступаетThe reference signal with a frequency equal to the modulation frequency is read by means of the light guide 7 and the additional photodetector 8 and enters

5489Л5489L

на полосовой фильтр 44, вьщел юпщй первую гармоническую составл ющую.on the bandpass filter 44, the first harmonic component is present.

Сигнал через выключатель 49 поступает на входы модул торов 405 43, с выхода которых поступает на вторые входы сумматоров 17-20.The signal through the switch 49 is fed to the inputs of the modulators 405 43, the output of which is fed to the second inputs of the adders 17-20.

Управление модул торами осуществл етс генератором 47, выходные сигналы с которого поступают на 0 управл ющий вход модул тора 4О,а сдвинутые на 180°фазоинвертором 45 - на управл ющий вход модул тора 4 1 .The modulators are controlled by generator 47, the output signals from which are fed to 0 by the control input of the modulator 4O, and shifted by 180 ° by the phase inverter 45 to the control input of the modulator 4 1.

Сигналы с генератора 47, сдви5 нутые по фазе на 9rf фазовращателем 48, поступают на управл юш 1й вход модул тора 42, а сдвинутые на 180 фазоинвертором 46 - на управл ющий вход модул тора 43.Signals from oscillator 47, shifted in phase by 9rf by phase shifter 48, are fed to control 1 st input of modulator 42, and shifted by 180 by phase inverter 46 to control input of modulator 43.

0 Сигналы с выхода модул торов 4043 имеют частоту, равную частоте модул ции светового потока диском модул тора 5, и промодулированы по амплитуде с частотой, равной часто5 те генератора 47, причем фазы огибаюпр х на выходах модул торов 4043 сдвинуты друг относительно друга на 900 The output signals of the modulators 4043 have a frequency equal to the modulation frequency of the light flux by the disk of the modulator 5, and are modulated in amplitude with a frequency equal to the frequency of the oscillator 47, and the envelope phases at the outputs of the modulators 4043 are shifted relative to each other by 90

Световой поток может перекрыQ ва тьс элементом 15.The luminous flux may overlap with element 15.

Апертурна диафрагма 10 ограничивает апертуру лучей, выход щих из диафрагмы 9.The aperture diaphragm 10 limits the aperture of the rays emanating from the diaphragm 9.

При вращении элемента 50 контролируемой оптической системы в слу чае ее децентрировки изображение диафрагмы 9 описывает окружность по поверхности координатно-чувствительного фотоприемника.When the element 50 of the controlled optical system rotates in the case of its decentration, the image of the diaphragm 9 describes a circle along the surface of the coordinate-sensitive photodetector.

Сигналы с координатно-чувствительиого фотоприемника 16, разность которых пропорциональна смещению светового п тна, т.е. децентрировке, формируютс на выходе дифференциаль -ных усилителей 34 и 35 и индицируютс блоком 36 регистрации.The signals from the coordinate-sensitive photodetector 16, the difference of which is proportional to the shift of the light spot, i.e. The de-centering is formed at the output of the differential amplifiers 34 and 35 and is indicated by the registration unit 36.

Шумовые составл ющие сигнала, снимаемого с координатно-чувствительного фотоприемника 16, отфильт0 ровываютс полосовыми фильтрами 22-25 и не вли ют на результат контрол .The noise components of the signal taken from the coordinate-sensitive photodetector 16 are filtered out by band-pass filters 22-25 and do not affect the result of the control.

Фокусировка на контролируемую поверхность осуществл етс с по5 мощью фокусирую1(его объектива 12 и контролируетс по максиму :у показаний индикатора 38. В случае : изменени величины суммарного свеThe focusing on the monitored surface is carried out with the help of focusing power1 (its lens 12 and is controlled by max: at indicator readings 38. In the case of: changes in the value of the total light

Claims

1. A DEVICE FOR MEASURING AN ANGLE APPOSITION OF AN OBJECT, containing optically coupled modulated light source with a read-modulation frequency unit, an optical system, a coordinate-sensitive photodetector, two differential amplifiers and a recording unit, the inputs of which are connected to the outputs of differential amplifiers, characterized in that, in order to increase the accuracy of measurements, it is equipped with a curtain that blocks the luminous flux of the modulated light source, four adders, the first inputs of which are connected to the outputs of the coordinate-sensitive photodetector, the outputs of the adders are connected to the inputs of the differential amplifiers, the reference voltage generation unit, the control input of which is connected via a key to the output of the modulation frequency reader, the outputs of the reference voltage generation unit are connected to the second inputs of the adders.

2. The device according to claim 1, characterized in that the forming unit. The reference voltage is made in the form of four modulators, two phase inverters, a phase shifter generator and a bandpass filter, the input of which is the input of the block, the output of the bandpass filter is connected to the inputs of the modulators, the outputs of which are the outputs of the block, the generator output is connected to the control input of the first modulator, the input phase shifter and the input of the first phase inverter, the outputs of which are connected to the control input of the second modulator, the output of the phase shifter is connected to the control input of the third modulator and the input of the second phase nvertora whose output is connected to the control input of the fourth modulator.

>