SU1229572A1 - Оптико-электронный датчик положени объекта - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  бесконтактного измерени  линейных перемещений , например, шара с. отражающей поверхностью, вывешенного в неконтактном подвесе. Целью изобретени   вл етс  упрощение конструкции и уменьшение габаритов за счет исключени  механических элементов , что достигаетс  применением пози- ционно-чувствительного (квадрантного) фотоприемника . В оптической системе объектив- зеркало увеличение равно К г, где d - рассто ние от фотоприемника до объектива, f - рассто ние от объектива до центра зеркала (сферы), т. е. в датчике есть «оптический рычаг. При смещении на X п тно на фотоприемнике смещаетс  на КХ (чувствительность возрастает в К раз). Положительный эффект может быть достигнут путем уменьшени  радиуса выпуклого зеркала , т. е. величины /. 1 ил. С2 $3 (Л ю ьо со ел

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и, в частности, служит дл  бесконтактных измерений линейных перемещений объектов. Объектом измерений может быть также шар с оптически отполированной отражающей поверхностью, вывешенный в неконтактном подвесе.

Целью изобретени   вл етс  упрощение конструкции и уменьшение габаритов устройства за счет исключени  механических элементов .

На чертеже показана схема оптико- электронного датчика положени  объекта.

Датчик содержит источник 1 модулированного света (светодиод), генератор 2 пр моугольных импульсов, св занный с ним, установленные по ходу светового луча диаф- рагму 3 с (круглым) отверстием, светоделитель (призму-куб) 4, объектив 5, пози- ционно-чувствительный (квадрантный) фотоприемник 6 и электронную схему 7 преобразовани  сигналов. В схему оптическо- го тракта входит также выпуклое сферическое зеркало 8, св занное с объектом измерений (не показан). Оптические элементы установлены в цилиндрическом корпусе 9. Светочувствительна  площадка фотоприемника 6 и диафрагма 3 расположены в сопр женных плоскост х изображений оптической системы, состо щей из выпуклого зеркала 8 и объектива 5, фотоприемник 6 и объектив 5 установлены один напротив другого на основани х цилиндрического корпуса 9, а источник 1 - на его боковой по- верхности.

Электронна  схема 7 содержит два дифференциальных усилител , присоединенных соответственно к двум парам противоположно размещенных элементов квадрантного фотоприемника 6, а также два синхронных детектора, управл емые от генератора 2 и соединенные с выходами усилителей. (Элементы электронной схемы на чертеже не показаны).

Устройство работает следующим образом.

Объектив 5 создает изображение отверсти  диафрагмы 3 в центре сферической поверхности О выпуклого зеркала 8 при совмещении оптических осей источника 1 и зеркала 8. Поскольку лучи, выход щие из объ- ектива 5, падают на зеркало 8 по нормал м к его поверхности, после отражени 

изображение создаетс  в центре чувствительной площадки фотоприемника 6, в этом случае сигналы с четырех его элементов имеют одинаковую величину и на выходе дифференциальных усилителей по каждой из координат сигнал равен нулю.

Если объект измерений вместе с зеркалом 8 сместитс  перпендикул рно оптической оси по одной из координат, то сигналы с одной пары элементов квадрантного фотоприемника 6 станов тс  различными. На выходе соответствующего дифференциального усилител  по витс  сигнал в виде меандра, который с помощью синхронного детектора преобразуетс  в посто нное напр жение, пропорциональное смещению объекта.

Расчет на основании геометрической оптики показывает, что увеличение оптической системы объектив-зеркало равно

,,2d

К-у,

где d - рассто ние от фотоприемника 6 до

объектива 5;

/- рассто ние от объектива 5 до центра сферы 0.

Это значит, что у устройства есть «оптический рычаг, смещение объекта на х вызывает перемещение изображени  на фотодиоде на рассто ние кх. При этом чувствительность возрастает в К раз.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Оптико-электронный датчик положени  объекта, содержащий цилиндрический корпус , источник модулированного света, установленные последовательно в корпусе по ходу светового луча диафрагму с отверстием , светоделитель, объектив и фотоприемник , оптически св занное с объективом выпуклое сферическое зеркало, св зываемое с объектом, и электронную схему преобразовани  сигналов фотоприемника, фотоприемник и объектив установлены один напротив другого на основани х цилиндрического корпуса, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  конструкции и уменьшени  габаритов , источник модулированного света установлен на боковой поверхности цилиндрического корпуса, а фотоприемник выполнен позиционно-чувствительным.

   r-CZh

   ВНИИПИ Заказ 2223/39 Тираж 670Подписное

   Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4