SU1439398A1 - Фотоэлектрический способ измерени перемещений излучател и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Цель изобретени  - повышение точности - достигаетс  путем устранени  погрешностей, обусловленных несимметричным распределением освещенности изображени  излучател  за счет компенсации фазы сигнала. При смещении изображени  излучател  относительно оптической оси объекти-. ва 1 на выходе фазометра 5 по вл етс  сигнал, пропорциональный углу рассогласовани , который отрабатываетс  системой слежени , состо щей из блока 7 управлени  и привода 10. При вра щении растра 3 анализатора в противоположном направлении система слежени  обрабатывает аналогичный сигнал. Поскольку погрешность, вызванна  разъюстировкой оптических элементов, входит в о( с разными знаками в обоих измерени х,то результирующий сигнал от ее величины не зависит. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 2 ил. (О (Л

Description

Од

С CD 00

Фи.2

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

Цель изобретени  - повышение точности путем устранени  погрешностей, обусловленных несимметричным распределением освещенности изображени  излучател  за счет компенсации фазы. сигнала, вызванного несимметричностью распределени  освещенности.

На фиг.1 изображены графически возможное несимметричное распределение освещенности Е f(x) в излучателе шириной d в направлении сканировани  анализатора изображени , например, линейчатого растра; возможные оптические сигналы Ф f(t), формируемые анализатором изображени  при сканировании излучател  в противоположных направлени х; на фиг,2-- функциональна  схема устройства дл  осуществлени  предлагаемого способа.

Устройство содержит объектив J, оптический клин 2, радиально-сектор- ньш растр 3 анализатора изображени , фотоприемник 4, фазометр 5, генератор 6 опорного напр жени  (ГОН), блок 7 управлени , коммутатор 8, ре- версивный электродвигатель 9, привод 10 оптического клина, блок 3J питани .

При сканировании изображени  излучател  по стрелке А фаза Cf оптического сигнала Ф f(t) относительно фазы опорного напр жени  уменьшаетс  на некоторую величину М , завис щую от характера распределени  освещенности ,

После отработки измеренной фазы сигнала (-/icf например, с помощью оптического компенсатора по его шкале можно отсчитать значение измеренного угла. При этом имеет место по- грешность измерени  из-за уменьшени  фазы сигнала на величину uit,

После остановки анализатора его снова включают и перемещают в противоположном направлении. При сканиро- вании изображени  излучател  в противоположном направлении форма оптического сигнала измен етс  (фиг,в), причем фронты и среды этого сигнала

станов тс  симметричными соответственно срезам и фронтам сигнала, изображенного на фиг,.б. В результате фаза сигнала увеличиваетс , на величину д I/ и компенсатор отрабатывает ее.

5 0

3 Q

Q

CQ

5

5

Следовательно, результирующа  измеренна  фаза сигнала при сканировании изображени  излучател  в лротийопо- ложных направлени х зависит только от величины перемещени  излучател  и не зависит от несимметричности распределени  освещенности в изображении излучател , т.е, исключаетс  погрешность измерени , обусловленна  указанной несимметричностью.

Устройство работает следующим образом .

При смещении изображени  излуча- .оел  относительно оптической оси объектива 1 измен етс  фаза сигнала с выхода фотонриемника А относительно фазы напр жени  с ГОН 6. На выходе фазометра 5 возникает сигнал, пропорциональный .углу рассогласовани  с/ , который через блок 7 подаетс  на привод 10, осуществл ющий перемещение оптического клина 2 до тех пор, пока изображение излучател  не вернетс  в исходное положение, В этом случае фаза сигнала с выхода фото- приемника равна нулю относительно фазы опорного напр жени , что вызывает по вление сигнала на входе коммутатора , осуществл ющего реверсирование электродвигател  9, В результате этого растр 3 анализатора вращаетс  в противоположном направлении. При симметричном распределении освещенности в изображении излучател  ука-,- занна  фаза с выхода фотоприемника 4 не измен етс , что вызовет по вление сигнала на входе коммутатора В. Поэтому направление вращени  растра анализатора возвращаетс  в исходное положение.

В случае несимметричного распределени  освещенности в изображении из- л чател хпо вл етс  сдвиг фазы сигнала с выхода фотоприемника 4 относительно опорного напр жени , величина которого пропорциональна смещению энергетической оси изображени  излучател  относительно его геометрической , оси, а знак зависит от направлени  этого смещени . В результате в приводе 10 оптического клина возникает сигнал, обеспечивающий отработку смещени  энергетической оси изображени  излучател  относительно геометрической ,, т.е. компенсацию погрешности из-за несимметричного распределени  освещенности в изображении излучател  „

Вместо одного врап;ающегос  или поступательно перемещающегос  анализатора изображени .в устройстве можно использовать дл  анализатора изображени  с приводами, подключенными к коммутатору, один из которых сканирует изображение излучател  в направлении , противоположном направлению сканировани  другого анализатора. Эти анализаторы устанавливают в плоскост х раздвоенных изображений излучател  и включают последовательно. За вторым анализатором в этом случае устанавливают второй фотоприемник, подключенный к второму фазометру, электрически св занному с блоком управлени . На вход второго фазометра подключает второй ГОН.

Claims (3)

1. Возможна, также установка двух ана- лизаторов изображени , перемещающихс  в одном и том же направлении, на одинаковьгх рассто них от плоскости изображени  излучател . В этом случае они сканируют изображение излучател  поочередно во взаимно противоположных направлени х. Формула изобретенн  

   3. Устройство по п,2, отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи , оно снабже но светоделительным блоком, установленным по ходу светового луча после компенсатора и предназначенным дл  разделени  потока светового излучени на два потока, вторым анализатором изображени , вторым блоком вращени  вто

   1 , Фотоэлектрический способ,измерени  перемещений, излучател , заключаю- ЗО рого анализатора изображени , вторым щийс  в том, что формируют изображе- фотоприемником и вторым фазометром, ние излучател , сканируют изображение растровым анализатором в направлении перемещени  изображени  излучател .

   выход коммутатора подкльэчен также к второму блоку вращени  второго анализатора изображени , каждый г,з ннапреобразую т оптический сигнал в элект-.,с лизаторов размещен в соответствующем

   рический, измер ют сдвиг фаз, определ ют величину перемещени  излучател , отличающийс  тем, что, с цел.ою повышени  точности путем устра- нень  погрешностей из-за несимметричности распределени  освещенности в изображении излучател , компенсируют измеренный сдвиг фаз оптического сигнала, сканируют изображение излучател  растром анализатора В противоположном направлении, преобразуют оптический сигнал в электрический, изме р ют сдвиг фаз, компенсируют его, а

   световом потоке, анализаторы установлены с возможностью противоположного вращени , генератор опорного напр жени  выполнен двухканальным, а каж- 0 ДЬ1Й из каналов св зан с соответствующим анализатором оптически,

   4, Устройство по п.2, отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи , оно снабже- g но вторым анализатором, анализаторы установлены симметрично фокальной .плоскости объектива, а блок вращени  .первого анализатора и генератор опор- ного напр жени  выполнены двухканаль4 , Устройство по п.2, отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи , оно снабже- g но вторым анализатором, анализаторы установлены симметрично фокальной .плоскости объектива, а блок вращени  .первого анализатора и генератор опор- ного напр жени  выполнены двухканальвеличину перемещени  излучател  определ ют по величине перемещени  компен-.ными, каждый из каналов блока вращени  сатора.анализаторов кинематически св зан с

   2. Устройство дл  измерени  пере-соответствующим анализатором, а кажмещекий излучател , содержащее объек-дый из каналов генератора св зан с
2. тив, анализатор изображени , выпол-соответствующим анализатором оптичесненный в виде вращающегос  радиально-ки.

   секторного растра,фотоприемник, фазометр , подключенный к нему, о т л и чающе ее   тем, что, с иелью повышени  точности за счет устранени  погрешностей из-за несимметричности распределени  освещенности в изображении излучател , оно снабжено коммутатором, блоком вращени  ана- лизатора изображени , блоком питани , блоком управлени , компенсатором и блоком перемещени  компенсатора, один выход блока управлени  соединен с блоком перемещени  компенсатора, другой выход - с управл ющим входом коммутатора, предназначенного дл  подключени  блока питани  к блоку вращени  анализатора изображени , а компенсатор установлен по ходу светового луча перед анализатором изобракеиик „

   3. Устройство по п,2, отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи , оно снабжено светоделительным блоком, установленным по ходу светового луча после компенсатора и предназначенным дл  разделени  потока светового излучени  на два потока, вторым анализатором изображени , вторым блоком вращени  второго анализатора изображени , вторым фотоприемником и вторым фазометром,
3. рого анализатора изображени , вторым фотоприемником и вторым фазометром,

   выход коммутатора подкльэчен также к второму блоку вращени  второго анализатора изображени , каждый г,з ннасветовом потоке, анализаторы установлены с возможностью противоположного вращени , генератор опорного напр жени  выполнен двухканальным, а каж- ДЬ1Й из каналов св зан с соответствующим анализатором оптически,

   4, Устройство по п.2, отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи , оно снабже- но вторым анализатором, анализаторы установлены симметрично фокальной плоскости объектива, а блок вращени  первого анализатора и генератор опор- ного напр жени  выполнены двухканальными , каждый из каналов блока вращени  анализаторов кинематически св зан с

   &lf

   %J

   Фиг.1