Устройство для измерения линейных перемещений объектов Советский патент 1983 года по МПК G01B21/00 

06

Изо)ретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений объектов, имеющих отражающие поверхности, в частности, для измерения профиля криволинейных поверхно тей. Известно устройство для измерения линейных перемещений объектов, содержащее осветитель, оптико-электр ный преобразователь, привод, вход ко торого связан с выходом оптико-элект ронного преобразователя, а выход при вода связан с оптико-электронным пре разователем и осветителем. Устройство также содержит электро механический блок регулирования яркости осветителя, установленный в ос тителе, вход которого связан с выходом оптико-электронного преобразов теля СПНедостатком устройства является недостаточное быстродействие и сложность конструкции электромеханического блока регулирования яркости осветителя. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения линейных перемещений объектов , содержащее осветитель, состоящий из источника света и первого фокусирующего объектива оптико-электронный преобразовател15 состоящий из второго фокуси(эующего объектива и блока фотопреобразователей, управляемый усилитель, привод вход .которого связан с выходом управ ляемого усилителя, а выход привода связан с оптико-электронным преобразователем и осветителем С 2. Однако устройство имеет недостаточную точность измерения, связанную с динамической ошибкой измерения. Целью изобретения является повышение точности измерения. Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения линейных перемещений объектов, содержащее осветитель, состоящий из источни ка света и первого фокусирующего объ ектийа, оптико-электронный преобразователь, состоящий из второго фокусирующего объектива и блока фотопреобразоват ;лей, упраЁляемый усилитель привод, вход которого связан с выходом управляемого усилителя, а выход привода связан с оптико-электронным преобразователем и осветителем,снабжено дифференциальным усилителем, сумматором, выход которого связан с 1 02 . управляющим входом управляемого усилителя, а блок фотопреобразователей выполнен в виде светоделительной призмы и двух последовательно-встречно включенных фотоприемников, выход первого фотоприемника соединен с первым входом сумматора и первым входом Дифференциального усилителя, выход которого соединен с вторым входом сумма.тора, выход второго фотоприемника соединен с вторым входом дифференциального усилителя и информационным входом управляемого усилителя. На чертеже представлена функциональная схема устройства. Устройство содержит осветитель 1, состоящий из источника 2 света, первого фокусируюи его объектива 3, модулятора 4, блока 5 считывания опорного сигнала, состоящего из дополнительного источника 6 света, дополни.тельного фотоприемника 7 и усилителя 8, оптико-электронный преобразователь 9 состоящий из второго фокусирующего объектива 10 и блока 11 фотопреобразователей, состоящего из светоделительной призмы 12, фотоприемников 13 и 14, управляемый усилитель 1$, фазовый детектор 16, модулятор 17, усилитель 18 мощности, привод 19, источник 20 переменного напряжения, дифференциальный усилитель 21, сумматор 22, амплитудный детектор 23. Измеряется линейное перемещение объекта 2k. Устройство работает следующим образом. Промодулированный модулятором k световой поток от источника 2 света фокусируется первым фокусирующим объек- тивом 3 на поверхность объекта 2k, имеющего отражающую поверхность. Отраженный от объекта 2k световой поток фокусируется вторым фокусирующим объективом 10 на ребре светоделительной призмы 12, разделяющей световой поток на два световых потока, первый из которых попадает на фотоприемник 13, а второй - на фотоприемник Т. Фотоприемники 13 и Tt включены последовательно-встречно, вследствие чего на выходе второго фотоприемника I формируется напряжение, равное разности напряжений, формируемых каждым из фотоприемников 13 и 1А. Разностный сигнал поступает на информационный вход управляемого усилителя 15, с выхода которого сигнал поступает на информационный вход фазового.детектора 16. Опорный сигнал с часУотой модуляции светового потока модулятором k формируется с помощью дополнительного источника 6 света, дополнительного фотоприемника 7, усилителя 8. Опорный сигнал с выхрда усилителя 8 поступает на опорный вход фазового детектора 16, выходной сигнал с которого в виде напряжения постоянного тока поступает на информационный вход модулятора 17э на опорный вход которого поступает опорное напряжениес источника 20 переменного напряжения. На выходе модулятора 17 формирует ся сигнал, частота которого равна частоте источника 20 переменного напряжения, амплитуда пропорциональна амплитуде напряжения, поступающего на его информацио.нный вход, а фаза связана с, полярностью входного напряжения. Напряжение, снимаемое с выхода мо дулятора 17, усиливается усилителем мощности и поступает на привод 19,на который также поступает опорное напря жение с выхода источника 20 переменного напряжения„ Выход привода 19 связан с осветителем 1 и оптико-электронным преобра зователем 9. При совмещении оптических осей пе вого и второго фокусирующих объективов 3 и 10 на Поверхности объекта 2М сцетовые потоки, попадающие на фотоприемники 13 и 14, равны, их разност равна нулю, напряжение на выходе управляемого усилителя 15 равно нулю, и привод 19 не перемещает осветитель и оптико-электронный преобразователь 9. При смещении объекта 2k происходи перераспределение световых потоков, падающих на фотоприемники 13 и 1А, разностный сигнал усиливается управляемым усилителем 15, детектируется фазовым детектором 16, модулируется модулятором 17, усиливается усилителем 18 мощности. Усиленное напряжение поступает на привод 19 перемещающий одновременно осветитель 1 и оптико-электронный преобразователь 9 в положение, при котором световые потоку, падающие на фотоприемники 13 и ll станут равными. По величине перемещений осветителя 1 и оптико-электронного преобразователя 9 можно судить о величине линейного перемещения объекта Zk. Для поддержания постоянной чувствительности следящей системы из разностного сигнала., снимаемого с выхода фотоприемника 1Ц дифференциальным усилителем 21, вычитается сигнал, снимаемый с фотоприемника 13. Формируемый на выходе дифференциального усилителя 21 сигнал, равный сигналу, снимаемому с фотоприемника 1, суммируется сумматором 22 с сигналом, -снимаемым с фотоприемника 13. Суммарный сигнал, формируемый на выходе сумматора 22, величина которого связана с величиной светового потока, попадающего на фотоприемники 13 и }k, детектируется амплитудным детектором 23 и поступает на управляющий вход управляемого усилителя 15, уменьшая его усиление при увеличении ббщего светового потока, падающего на фотоприемниг ки 13. и 1 {., и увеличивая усиление управляемого усилителя 15 при уменьшении общего светового потока, попадающего на фотоприемники 13 и Ц. Таким образом, за счет примененной схемы обработки сигнала компенсируется изменение выходного напряжения при изменении суммарного светового потока, тем самым повышается точность изменения. Экономический э( пт внепрения изобретения составит 110,9 тыс.руб.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ nEPEMEtJlEHHH оеВЕКТОВ, содержащее осветитель, состоящий из источника света и первого фокусирующего объектива, оптико-электронный преобразователь, состоящий из второго фокусирующего объектива и блока фотопреобрааователей, управляемый усилитель, привод, вход которого связан с выходом управляемого усилителя, а выход привода связан с оптико-электронным преобразователем и осветителем, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено дифференциальным усилителем, сумматором, выход которого связан с управлящим входом управляемого усилителя, а блок фотопреобразователей выполнен в виде светоделительной призмы и двух после;)овательно- встречно включенных фотоприектиков, выход первого фотоприемника соединен с первым входом сумматора и первым входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход второго фотоприемника соединен с вторым входам дифференциального усилителя и информационным входом управляемого усилителя.