Способ измерения перемещений и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК G01B11/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, и может быть использовано для измерения линейных и круговых перемещений.

Известен фотоэлектрический способ измерения перемещений на основе использования растров заключающийся в том, что формируют параллельный оптический пучок, пропускают его через последовательно установленные измерительную растровую меру, скрепляемую с контролируемым объектом, и .индикаторный растр и регистрируют прошедщий через меру и растр световой поток, по числу пульсации которого судят о перемещении меры 1.

Недостатком известного способа является низкая чувствительность из-за ограничения пространственной частоты меры и растра технологическими факторами.

Наиболее близким к изобретению является способ измерения перемещений, заключающийся в том. что формируют параллельный световой пучок, направляют его на участок измерительной растровой меры, сопрягают изображение этого участка с другим участком меры так, что смещения меры и ее изображения в плоскости сопряжения взаимно противоположны, регистрируют за сопряжением световой поток, по числу пульсации которого определяют перемещение меРЫ (21.

Способ осуществляют устройством для . измерения перемещений, содержащим источник оптического излучения и последовательно установленные по ходу оптического излучения конденсор, круговую измерительную растровук) меру, объектив, отражательный блок, второй объектив, собирающую линзу и фотоприемник, диаметрально противоположные участки круговой меры оптически сопряжены через объективы и (яражательный блок |2.

Недостатком способа и устройства является ограниченная чувствительность, так как используемое сопряжение растров с равными пространственными периодами обеспечивает формирование только двух.импульсов при смещении меры на один период.

Цель изобретения - повышение чувствительности при фиксированном пространственном периоде меры.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения перемещений, заключающемуся в том, что формируют параллельный световой пучок, направляют его на участок измерительной растровой меры, сопрягают изображение этого участка с другим участком меры так, что смепления меры и ее изображения в плоскос-ти сопряжения взаимно противоположны, регистрируют за сопряжением световой поток, по числу, пульсации которого определяют перемещение меры, увеличивают или уменьшают сопрягаемое изображение меры в (2к + I) раз, где к 1,2,3,... - целое положительное число.

В устройстве, осуцгествляющем способ и содержащем источник оптического излучения и последовательно установлен ные по ходу оптического .излучения конденсор, круговую измерительную растровую меру, объектив, отражательный блок, второй объектив, собирающую линзу и фотоприемник, причем диаметрально противоположные участки круговой меры оптически сопряжены через объективы и отражательный блок, фокусные расстояния fj и fj одного и другого объективов выбраны из соотношения ft/fa (2к -f I), где к 1,2,3,... - целое положительное число.

На чертеже представлена схема устройства для осуществления способа измерения перемещения.

Устройство содержит источник 1 оптического излучения и последовательно установленные по ходу оптического излучения конденсор 2, круговую измерительную меру 3, объектив 4, отражательный блок, состоящий из отражательных призм 5 и 6, второй объектив 7, собирающую линзу 8 и фотоприемник 9, диаметрально противоположные участки круговой меры 3 оптически сопрйжены через объективы 4 и 7 и отражательный блок, фокусные расстояния fi и fa одного и другого объективов выбраны из соотношения fi/f (2к -f 1), где к - 1,2,3,... целое положительное число.

Способ осуществляется с помощью устройства следующим образом.

Параллельный пучок света, сформированный источником 1 оптического излучения и конденсором 2, направляют на участок круговой измерительной .меры 3. Сопрягают изображение этого участка с диаметрально противоположным участком меры с помощью объективов 4 и 7 и отражательного блока, содержащего призмы 5 и 6. Объективы 4 и 7 и отражательный блок формируют изображение таким образом, что смещения изображения и меры в плоскости сопряжения взаимно противоположны.

С помощью собирающей линзы 8 и фотоприемника 9 регистрируют световой поток, прошедший сопряжение.

По числу пульсации светового потока определяют перемещение меры.

Поскольку фокусные расстояния fi и г одного и другого объективов выбраны из соотношения ft/f (2к+ 1), где к 1,2,3,... - целое число,, то сопрягаемое изображение увеличено или уменьшено в (2к -Ь 1) раз.

При перемещении меры световой поток за сопряжением испытывает амплитудную модуляцию. Увеличение числа пульсаций и, следовательно, чувствительности устройства можно определить из выражения (к-1-1).

Например, увеличение (уменьшение) оптического изображения в 5 раз приводит к повышению чувствительности в 3 раза. При этом увеличение чувствительности сопровождается уменьшениемглубины модуляции и соответствующим снижеиием отношения сигнал/шум.

Таким образом, увеличение или уменьшение сопрягаемого изображения участка

меры в (2к -I-1) раз позволяет повысить чувствительность в (к + 1) раз.

Предлагаемые способ и устройство для измерения перемещений допускают возможность использования значений увеличения (уменьшения) оптического изображения, отличающихся от целых чисел, т. е. имеющих дробную часть, но при этом следует учитывать уменьшение глубины модуляции полезного сигнала.

Способ измереиия перемещений, заключающийся в том, что формируют параллельный световой пучок, направляют его на участок измерительной растровой меры, сопрягают изображение этого участка с другим участком меры так, что смещения меры и ее изображения в плоскости сопряжения взаимно проти воположны, регистрируют за сопряжением световой поток, по числу пульсации которого определяют перемещение мерь1, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности способа, увеличивают или уменьшают сопрягаемое изображение меры в