SU968606A1 - Photoelectric angle sensor - Google Patents

Photoelectric angle sensor Download PDF

Info

Publication number
SU968606A1
SU968606A1 SU802973478A SU2973478A SU968606A1 SU 968606 A1 SU968606 A1 SU 968606A1 SU 802973478 A SU802973478 A SU 802973478A SU 2973478 A SU2973478 A SU 2973478A SU 968606 A1 SU968606 A1 SU 968606A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
bridge circuit
photodetectors
prism
unit
output
Prior art date
Application number
SU802973478A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Всеволод Германович Бурачек
Анатолий Александрович Грабовенко
Николай Иванович Овчар
Original Assignee
Предприятие П/Я В-2038
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я В-2038 filed Critical Предприятие П/Я В-2038
Priority to SU802973478A priority Critical patent/SU968606A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU968606A1 publication Critical patent/SU968606A1/en

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

Изобретение относится к датчикам угла, используемым в приборостроении при автоматическом контроле угловых перемещений объекта.The invention relates to angle sensors used in instrumentation with automatic control of the angular displacements of an object.

Известен оптико-электронный датчик угла, содержащий автоколлима— ционную оптическую систему со светоделительным элементом и два фотоприемника, размещенных в пучках лучей, отраженных от граней призмы и включенных в мостовую схему,дополнительный светоделитель, направляющий световой поток, прошедший через основание пирамиды к фотоприемнику С1.3.An optical-electronic angle sensor is known that contains an autocollimation optical system with a beam splitter and two photodetectors placed in beams of rays reflected from the faces of the prism and included in the bridge circuit, an additional beam splitter directing the light flux passing through the base of the pyramid to the photodetector C1. 3.

Недостатком устройства является невысокая точность контроля из-за нестабильности параметров фотоприемников с течением времени, требующая для обеспечения заданной углоЪой! характеристики периодической настройки мостовой схемы.The disadvantage of this device is the low accuracy of control due to the instability of the parameters of the photodetectors over time, requiring to ensure a given angle! characteristics of the periodic configuration of the bridge circuit.

Наиболее близким к изобретению является фотоэлектрический’датчик угла, содержащий автоколлимационную оптическую систему со_светоделительным элементом в виде усеченной-призмы с зеркальными боковыми гранями и двух фотоприемников, каждый из которых установлен против одной из двух граней и включен в мостовую схему [,2 ].Closest to the invention is a photoelectric’s angle sensor containing a self-collimating optical system with a truncated prism with a mirrored side faces and two photodetectors, each of which is installed against one of the two faces and is included in the bridge circuit [, 2].

' 2'2

Недостатком этого/устройства является невысокая точность измерений из-за изменения параметров фотоприемников с течением времени и необхо5 димостью периодической поднастройки мостовых схем.The disadvantage of this device is the low measurement accuracy due to changes in the parameters of photodetectors over time and the need for periodic adjustment of bridge circuits.

Целью изобретения является повышение точности измерения.The aim of the invention is to improve the accuracy of measurement.

Эта цель достигается тем, что датчик снабжен блоком коррекции,оптически связанным с автоколлймационной оптической системой и выполненным в виде последовательно расположенных призменного отражательного элемента, модулятора и триппель-призмы, блока . авторегулировауия сопротивления, включенного в одно из плеч мостовой схемы, и блока выделения сигнала коррекции, подключенного входом к выходу 2Q мостовой схемы, а выходом - к блоку авторегулирования сопротивления.This goal is achieved by the fact that the sensor is equipped with a correction unit that is optically coupled to an autocollimation optical system and made in the form of a successive prism reflective element, modulator and triple-prism unit. autoregulation of the resistance included in one of the shoulders of the bridge circuit, and the correction signal extraction unit, connected by the input to the output 2Q of the bridge circuit, and the output to the resistance auto regulation block.

На фиг. 1 представлена схема датчика; на фиг. 2 - схема включения фотоприемников .In FIG. 1 shows a sensor circuit; in FIG. 2 is a diagram for turning on photodetectors.

-- ; Датчик угла содержит источник 1 света, автоколлимационную оптическую систему формирования изображения источника 1 света в виде конденсатора 2, объектива 3 и отражателя 4, светоделительиый элемент 5 с фаской 1,0 в вершине, фотоприемники 6 и 7,каж3 дый из которых установлен против одной из двух граней и которые вклю чены в измерительную мостовую схему, состоящую из двух фотоприемников б и 7, блока 8 авторегулирования сопротивления, включенного в одно из плеч 5 мостовой схемы и блока 9 выделения сигнала коррекции, подключенного к выходу мостовой схемы, а выходом к блоку 8 авторегулирования сопротивления, а блок 9 выделения сигнала 10 коррекции (фиг. 1) оптически связан с автоколлимационной оптической системой и выполнен в виде последова тельно расположенных призменного отражательного элемента 10, модулято- 15 ра 11 и триппел'ь-призмы 12.-; The angle sensor contains a light source 1, an autocollimation optical system for imaging a light source 1 in the form of a capacitor 2, a lens 3 and a reflector 4, a beam splitter 5 with a bevel 1.0 at the top, photodetectors 6 and 7, each of which is installed against one of two faces and which are included in the measuring bridge circuit, consisting of two photodetectors b and 7, a resistance auto-adjusting unit 8 included in one of the arms 5 of the bridge circuit and a correction signal extraction unit 9 connected to the output of the bridge circuit s, and the output to the resistance auto-adjusting unit 8, and the correction signal 10 separation unit 9 (Fig. 1) is optically connected to the autocollimation optical system and is made in the form of successive prism reflective element 10, modulator 15 11 and triple prisms 12.

Фотоэлектрический датчик угла работает следующим образом.Photoelectric angle sensor operates as follows.

Нить.накала источника 1 света проектируется конденсором 2 в верши— jq ну светоделительного элемента 5, две боковые грани которого посеребрены, основание и фаска - прозрачны с небольшим перекрытием. Вершина светоделительного элемента 5 находится в 25 фокальной ' плоскости объектива 3, поэтому вышедшие из объектива 3 лучи попадают на отражатель 4, пройдя призменный отражательный элемент 10, модулятор 11 и триппель-призму 12. Отраженные лучи направляются обратно в оптическую систему tt попадают на фотоприемники 6 и 7.The filament of the source of light 1 is projected by a condenser 2 into the vertices — jq of the beam splitter element 5, the two side faces of which are silvered, the base and the chamfer are transparent with a slight overlap. The top of the beam splitter element 5 is located in the 25 focal 'plane of the lens 3, therefore, the rays emerging from the lens 3 fall on the reflector 4, passing through the prism reflective element 10, the modulator 11 and the triple prism 12. The reflected rays are sent back to the optical system tt fall on the photodetectors 6 and 7.

В фокальной плоскости формируются два автоколлимационных изображения, отличающихся по частоте модуляции св е35 тового потока. При этом автоколлимационное изображение,полученное от триппель-призмы 12, постоянно совпадает с Фаской светоделителъного элемента 5, в то время как положение 40 автоколлимационного изображения от отражателя 4 зависит от угла его разворота. Электрические сигналы на выходе измерительной мостовой схемы при засветке фотоприемников 6 и 7 лу-45 чами от отражателя 4 и триппель-призмы 12 поступают в блок 9 выделения сигнала коррекции. В начальный момент при настройке датчика угла параметры мостовой схемы подбирают таким об- jq разом, чтобы сигналы управления и коррекции при угле поворота отражателя 4, равном нулю, были также равны нулю.Two autocollimation images are formed in the focal plane, which differ in the modulation frequency of the light flux. In this case, the autocollimation image obtained from the triple prism 12 constantly coincides with the chamfer of the beam splitting element 5, while the position 40 of the autocollimation image from the reflector 4 depends on its rotation angle. Electrical signals at the output of the measuring bridge circuit when the photodetectors 6 and 7 are illuminated by lu-45 from the reflector 4 and the triple prism 12 are supplied to the correction signal extraction unit 9. At the initial moment, when adjusting the angle sensor, the parameters of the bridge circuit are selected so that jq so that the control and correction signals with the angle of rotation of the reflector 4 equal to zero are also equal to zero.

Если параметры фотоприемников и 55 7 не меняются, то на выходе мостовой схемы при повороте отражателя 4 появляется только сигнал управления, характеризующий величину его углового положения. Когда же в процессе измерений изменяются параметры фотоприемников или других элементов датчика, то на выходе блока. 9' выделения Сигнала коррекции появится сигнал коррекции , который подается на блок 8 авторегулирования сопротивления. При этом сопротивление одного ήβ плеч мостовой схемы изменяется в требуемом направлении до исчезновения сигнала коррекции. Это соответствует тому, что при изменении параметров составляющих элементов параметры мостовой схемы не изменяются. В противном случае сигнал управления содержит составляющую погрешности вследствие основных параметров мостовой схемы.If the parameters of the photodetectors and 55 7 do not change, then at the output of the bridge circuit when the reflector 4 is rotated, only a control signal appears characterizing the magnitude of its angular position. When during the measurement process the parameters of the photodetectors or other sensor elements are changed, then at the output of the block. 9 'selection of the correction signal, a correction signal appears, which is supplied to the resistance auto-adjustment unit 8. In this case, the resistance of one ήβ of the shoulders of the bridge circuit changes in the required direction until the correction signal disappears. This corresponds to the fact that when changing the parameters of the constituent elements, the parameters of the bridge circuit do not change. Otherwise, the control signal contains an error component due to the basic parameters of the bridge circuit.

Таким образом, введение блока коррекции выделения сигнала обеспечивает повышение 'точности измерения углов.Thus, the introduction of a signal isolation correction block provides an increase in the accuracy of angle measurements.

Claims (2)

{54} ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК УГЛА .. 1 , , Изобретение относитс  к угла, используемым в приборостроении при автоматическом контроле угловых перемещений объекта. Известен оптико-электронный датчик угла, содержагаий автоколлимационную оптическую систему со свето делительным элементом и два фотоприемника , размещенных в пучках лучей, отраженных от граней призмы и включенных в мостовую схему,допол нительный светоделитель, направл ющий световой поток, прошедший через основание пирамиды к фотоприемнику П. - Недостатком устройства  вл етс  невысока  точность контрол  из-за нестабильности параметров фотоприем ников с течением времени, требующа  дл  обеспечени  заданной углоЪо характеристики периодической настро ки мостовой схемы. Наиболее близким к изобретению  вл етс  фотоэлектрическийдатчик угла,, содержащий автр уоллимационную оптическую систему со ветоделительн элементом в виде усеченной-призмы с зеркальными боковыми гран ми и дв фотоприемников, каждый из которых установлен против одной из двух гра ней и включен в мостовую схему L2 Недостатком этого ;/устроЙства йл етс  невысока  точность измерений из-за изменени  параметров фотоприемников с течением времени и необходимостью периодической поднастройки мостовых схем. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени . Эта цель достигаетс  тем, что датчик снабжен блоком коррекции,оптически св занным с автоколлймационной оптической системой и выполненным в виде последовательно расположенных призменного отражательного элемента, модул тора и триппель-призмы, блока авторегулировади  сопротивлени , включенного в одно из плеч мостовой схемы , и блока выделени  сигнала коррекции , подключенного входом к выходу мостовой схемы, а выходом - к блоку авторегулировани  сопротивлени . На фиг. 1 представлена схема датчика; на фиг. 2 - схема включени  фотоприемников . Датчик угла содержит источник 1 света, автоколлимационную оптическую систему формировани  изображени  источника 1 света в виде конденсатора 2, объектива 3 и отражател  4, светоделительный элемент 5 с фаской в вергиине, фотоприемники 6 и 7,кажatiifl из которых установлен против ОДНОЙ из двух граней и которые включены в измерительную мостовую схему, состо пую из двух фотоприемников 6 и 7, блока 8 авторегулировани  сопро тивлени , включенного в одно из плеч мостовой схемы и блока 9 выделени  сигнала коррекции, подключенного к выходу мостовой схемы, а выходом к блоку В авторегулировани  сопротивлени , а блок 9 выделени  сигнала коррекции (фиг. 1) оптически св зан с автоколлимационной оптической системой и выполнен в виде последовательно расположенных призменного отражательного элемента 10, модул тора 11 и триппель-призмы 12. Фотоэлектрический датчик угла работает следующим образом. Нить.накала источника 1 света про ектируетс  конденсором 2 в верши- ну светоделительного элемента 5, две боковые грани которого посеребрены, основание и фаска - прозра ны с небольшим перекрытием. Вершина светоделительного элемента 5 находитс  в фокальной плоскости объектива 3, поэтому вышедшие из объектива 3 лучи попадают на отражатель 4, пройд  призменный отражательный элемент 10, модул тор 11 и триппель-призму 12. Отраженные лучи направл ютс  обратно в оптическую систему ЙГ попадают на фотоприемники 6 и 7. В фокальной плоскости формируютс  два автоколлимационных изображени , отличающихс  по частоте модул ции cB тового потока. При этом автоколлима .иконное изображение,полученное от триппель-призмы 12, посто нно совпадает с фаской светоделителъного элемента 5, в то врем  как положение автоколлимационного изображени  от отражател  4 зависит от угла его разворота. Электрические сигналы на выходе измерительной мостовой схемы при засветке фотоприемников б и 7 лу чами от отражател  4 и триппель-приз мы 12 поступают в блок 9 выделени  сигнала коррекции. В начальный момен при настройке датчика угла параметры мостовой схемы подбирают таким образом , чтобы сигналы управлени  и коррекции при угле поворота отражате л  4, равном нулю, были также равны нулю. Если параметры фотоприемников и 7 не мен ютс , то на выходе мостовой схемы при повороте отражател  4 по вл етс  только сигнал управлени , характеризующий величину его углового положени . Когда же в процессе измерений измен ютс  параметры фотоприемникрв или других элементов датчика, то на выходе блока. 9 выделени  сигнала коррекции по витс  сигнал коррекции , который подаетс  на блок 8 авторегулировани  сопротивлени . При этом сопротивление одного Из плеч мостовой cxeMtj .измен етс  в требуемом направлении до исчезновени  сигнала коррекции . Это соответствует тому, что при изменении параметров составл ющих элементов параметры мостовой схемы не измен ютс . В противном случае сигнал управлени  содержит составл ющую погрешности вследствие основных параметров мостовой схемы. Таким образом, введение блока коррекции выделени  сигнала обеспечивает повышение точности измерени  углов. Формула изобретени  Фотоэлектрический датчик угла, содержащий автоколлимационную оптическую систему со светоделительным элементом в виде усеченной призмы с зеркальными боковыми гран ми, и двух фотоприемников, каждый из которых установлен против одной из двух граней и включен в мостовую схему, о т личающийс  тем, что, с целью повытчени  точности измерени , он снабжен блоком коррекции, оптически св занным с автоколлимационной опти- . ческой системой и выполненным в виде последовательно расположенных призменного отражательного элемента, модул тора и триппель-призмы,блока авторегулировани  сопротивлени ,включенного в одно из плеч.мостовой схемы , и блока выделени  сигнала коррекции , подключенного входом к выходу мостовой схемы, а выходом - к блоку авторёгулировани  сопротивлени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 289382, кл. G 02 ,В 27/30, 1971. , {54} PHOTOELECTRIC CORNER SENSOR .. 1,. The invention relates to the angle used in instrument engineering in the automatic control of angular displacements of an object. An optoelectronic angle sensor containing an autocollimation optical system with a light-separating element and two photodetectors located in beams of rays reflected from the edges of the prism and included in the bridge circuit is known, an additional beam splitter guiding the light flux passed through the base of the pyramid to the photodetector П . The drawback of the device is the low accuracy of the control due to the instability of the parameters of the photodetectors over time, which requires to provide a predetermined angle of response characteristics. iodic tuning of the bridge circuit. The closest to the invention is a photoelectric angle sensor, containing an autologous optical optical system with a truncated prism element with a mirror side face and two photodetectors, each installed opposite one of the two edges and included in the L2 bridge circuit. The disadvantage of this ; the device has a low measurement accuracy due to changes in the parameters of photodetectors over time and the need for periodic adjustment of bridge circuits. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy. This goal is achieved by the fact that the sensor is equipped with a correction unit optically coupled with an autocollimation optical system and made in the form of successive prism reflective elements, modulator and triple prism, self-adjusting resistance unit included in one of the shoulders of the bridge circuit, and the correction signal connected by the input to the output of the bridge circuit, and the output to the auto-regulation unit of resistance. FIG. 1 shows the sensor circuit; in fig. 2 is a circuit for turning on photodetectors. The angle sensor contains a source of light 1, an autocollimation optical system for imaging source 1 of light in the form of a capacitor 2, lens 3 and reflector 4, a beam-splitting element 5 with a chamfer in vergin, photodetectors 6 and 7, each of which is mounted against ONE of two faces and which included in the measuring bridge circuit, consisting of two photodetectors 6 and 7, a resistance autoregulation unit 8 included in one of the bridge circuit arms and a correction signal extraction unit 9 connected to the output of the bridge circuit, and an output to the autoregulation unit B, and the correction signal extracting unit 9 (Fig. 1) is optically coupled to the autocollimation optical system and made in the form of successive prism reflecting element 10, modulator 11 and triple prism 12. The photoelectric angle sensor works in the following way. The filament of the source of light 1 is pro- duced by a condenser 2 to the top of the beam-splitting element 5, the two side faces of which are silver, the base and the chamfer are transparent with a slight overlap. The top of the beam-splitting element 5 is in the focal plane of the lens 3, so the rays 3 coming out of the lens hit the reflector 4, pass the prism reflecting element 10, the modulator 11 and the triple prism 12. The reflected rays are directed back to the IG optical system 6 and 7. In the focal plane, two autocollimation images are formed, differing in the modulation frequency cB of the end stream. At the same time, the autocollima. Image image obtained from the triple prism 12 constantly coincides with the bevel of the beam-splitting element 5, while the position of the autocollimation image from the reflector 4 depends on the angle of its rotation. The electrical signals at the output of the measuring bridge circuit when the photodetectors b and 7 are illuminated from the reflector 4 and the triple prize 12 are fed to the block 9 for extracting the correction signal. At the initial time, when adjusting the angle sensor, the parameters of the bridge circuit are selected so that the control and correction signals, when the angle of rotation of the reflector 4 is equal to zero, are also equal to zero. If the parameters of the photodetectors and 7 do not change, then at the output of the bridge circuit when the reflector 4 is rotated, only a control signal appears, which characterizes the magnitude of its angular position. When the parameters of photodetectors or other sensor elements change during the measurement, then the output of the block. 9, the extraction of the correction signal according to the Vits correction signal, which is fed to the automatic resistance adjustment unit 8. At the same time, the resistance of one of the shoulders of the bridge cxeMtj is changed in the required direction until the correction signal disappears. This corresponds to the fact that when the parameters of the components are changed, the parameters of the bridge circuit do not change. Otherwise, the control signal contains an error component due to the basic parameters of the bridge circuit. Thus, the introduction of a signal extraction correction unit provides an increase in the accuracy of angle measurement. The invention of the Photoelectric Angle Sensor, comprising an autocollimation optical system with a beam-splitting element in the form of a truncated prism with mirror side faces, and two photoreceivers, each of which is mounted against one of the two faces and included in the bridge circuit. In order to improve measurement accuracy, it is equipped with a correction unit optically coupled to an autocollimation optics. a cicon system and made in the form of successively located prism reflective elements, a modulator and a triple prism, an automatic resistance control unit included in one of the arms of the bridge circuit, and a correction signal extraction unit connected to the output of the bridge circuit, and the output to the unit auto adjustment resistance. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate No. 289382, cl. G 02, B 27/30, 1971., 2.Авторское свидетельство СССР 353229, кл. G 02 в 27/30, 1972. (прототип). .2. Authors certificate of the USSR 353229, cl. G 02 27/30, 1972. (prototype). .
SU802973478A 1980-08-07 1980-08-07 Photoelectric angle sensor SU968606A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802973478A SU968606A1 (en) 1980-08-07 1980-08-07 Photoelectric angle sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802973478A SU968606A1 (en) 1980-08-07 1980-08-07 Photoelectric angle sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU968606A1 true SU968606A1 (en) 1982-10-23

Family

ID=20914636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802973478A SU968606A1 (en) 1980-08-07 1980-08-07 Photoelectric angle sensor

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU968606A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3844658A (en) Range finder
US3719421A (en) Optical device for determining the position of a point on a surface
GB2120781A (en) Investigation of a surface
KR920018502A (en) Imaging device
US3552859A (en) Optical instrument for determining the parallelism or nonparallelism of two reflecting surfaces
US4171155A (en) Method and apparatus for focusing a photographic apparatus
US4408853A (en) Focus detecting device
SU968606A1 (en) Photoelectric angle sensor
US3790290A (en) Single modulated light beam photometer
US3861806A (en) Sighting goniometer
US3161715A (en) Autocollimator and automatic control means therefor
SU1157515A1 (en) Photoelectric autocollimator
SU1249324A1 (en) Device for checking roughness of surface
SU610045A1 (en) Light slitting autocollimator unit
SU443250A1 (en) Device for remote measurement of thermal deformations of optical elements
SU1776989A1 (en) Angle-of-twist sensor
SU1647241A1 (en) Laser interference device
SU289382A1 (en) OPTICAL ELECTRONIC ANGLE SENSOR
KR940005699Y1 (en) Optically reading-out system using half-mirrors
SU1582039A1 (en) Device for determining position of focal plane of lens
SU1154573A2 (en) Device for determining position of focal plane of lens
SU1182258A1 (en) Device for measuring linear dimensions of objects
SU1080053A1 (en) Method and device for determination of lens focal plane position
SU1060942A1 (en) Photoelectric auto collimation zero-indicator of angular deviations
SU781891A1 (en) Pick-up