Устройство для измерения угловых перемещений Советский патент 1984 года по МПК G01B11/26 

Изобретение Относится к датчикам угла, используемым в приборостроении для ав томатического контроля угловых перемещений объекта. Известно автоколлимациониое устройство для измерения угловых перемещений, содержащее жестко связанный с проверяемым объектом поворотный з ркальный элемент, выполненный в виде многогранника, и автоколлнматоры, расположенные в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения многогранника на проходящих через нее радиусах векторах, центральный угол между которыми обратно пропорционален произведению числа граней многогранника на удвоенное число .автоколлиматоров, уменьшенное на единицу (I). Недостатками известного устройства являются невысокая точность измерений, определяемая автоколлимацнонными измерительными каналами и их ориентацией, и ограниченный диапазон измерений (измерения могут проводиться только в дискретных точках круга). Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения угловых перемещений, содержащее статор и ротор, осветительную систему, установленную на статоре, отражательный блок, закрепленный на роторе, п-плоских зеркал, установленных на статоре, и регистрирующий блоках . Недостатком этого устройства является невысокая точность измерений, определяемая точностью визирной системы и погрешностями изготовления рабочих поверхностей при многократном отражении световых лучей. Цель изобретения - повышение точности измерения. Указанная цель достигается тем, что уст.ройство для измерения угловых перемещений, содержащее статор и ротор, осветительную систему, установленную на статоре, отражательный блок,закрепленный на роторе, п плоских зеркал, установленных на статоре, и регистрирующий блок, снабжено п светоделительными элементами, установленными по кругу на статоре, отражательный блок выполнен в виде m уголковых отражателей, закрепленных по кругу в плоскости, перпендикулярной оптической оси устройства с угловым интервалом 360°/т. и выполненных в виде двух скрепленных вершинами трехгранных углов, регистрирующий блок выполнен в виде п фотоприемников, установленных на статоре, каждый из фотоприемников оптически связан с соответствующим светоделительным элементом, осветительный блок выполнен в виде п источников излучения, а источники излучения, плоские зеркала, светолелительные элементы и yi-плковые отрг1жатели образукТ m -t 1 двухлучевь х интерферометров. На фиг. I представлена схема устройства; на фиг. 2 -- схема включения фотоприемников. Устройство для измерения угловых перемещений содержит ротор 1 (фиг. 1), статор 2, осветительную систему, установленную на статоре 2 и выполненную в виде п источников 3 излучения, отражательный блок в виде m уголковых отражателей 4, закрепленных по кругу в плоскости, перпендикулярной оптической оси устрюйства с угловым интервалом 360°/т, и выполненных в виде двух скрепленных вершинами трехгранных углов, п плоских зеркал 5, установленных на статоре 2, датчик 6 угла, п светоделительных элементов 7, установленных по кругу на статоре 2, регистрирующий блок в виде п фотоприемников 8, установленных на статоре 2, каждый из фотоприемников 8 оптически связан с соответствующим светоделительным элементом 7, а источники 3 излучения, плоские зеркала 5 светоделительные элементы 7 и уголковые отражатели 4 образуют m -f 1 двухлучевых интерферометров, блок 9 обработки информации. Устройство на примере одного из общего числа m -|- 1 двухлучевых интерферометров работает следующнм образом. Световой пучок от источника 3 излучения попадает на светоделительный элемент 7 и делится на два: первый, пройдя светоделительный элемент 7, попадает на первый отражатель 4, второй, отразившись от него и зеркала 5, попадает на второй- диаметрально противоположный. Отразившись от уголкового отражателя 4 и пройдя светоделительный элемент 7, два пучка образуют нестационарную интерференционную картину при повороте ротора 1. Интерференционные полосы регистрируются фотоприемником 8, с которого сигналы поступают в блок 9 обработки информации. После обработки одного из интерферометров блок 9 обработки информации отключает поступление от него сигналов и подключается следующий, имеющий угловую разностьПосле поочередной обработки всех интерферометров ротор поворачивается на угол 45°. В дальнейшем операции поочередного счета полос интерферометрами повторяются до полного замыкания круга, а количество полос, зарегистрированных каждым интерферометром, суммируется блоком обработки информации. Работа на данном устройстве проводится в два этапа. На первом этапе проводят поочередный счет полос каждым интерферометром до полного замыкания круга и определяют цену деления одной полосы в угловых единицах (суммарное количество полос соответствует углу 36П°). На втором этапе осуществляют измерение требуе.мого угла noBopoia объекта (при

этом объект жестко связан с ротором), заключающееся в счете полос в требуемом угловом диапазоне и определяют его значения в угловых единицах через цену деления одной полосы, определенной на первом этапе.

Таким образом, с целью повышения точности измерений на каждом из этапов учитываются поправки из-за криволинейности перемещения уголковых отражателей, функционально зависящие от угла поворота контролируемого объекта и разностей длин волн источников излучения и расстояний между верщинами уголковых отражателей.

При выполнении радиусов поворотов для всех пар уголковых отражателей равновеликими их значение при обработке данных не учитывается.

Прнменение счета полос в диапазоне углов до 360° исключает необходимость измерения радиусов вращения уголковых отражателей и длины волны источника (источников) излучения и обеспечивает определение угловой цены деления одной полосы через сумму полос одного оборота ротора поворот ротора на угол 360° контролируется с высокой степенью точностн автоколлиматором.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содер жащее статор и ротор, осветите,пьную систему, установленную на статоре, отражательный блок, закрепленный на роторе, п плоских зеркал, установленных на статоре, и регистрирующий блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения. оно снабжено п светоделительными элементами, установленными по кругу на статоре, отражательный блок выполнен в виде m угол-, ковых отражателей, закрепленных по кругу в плоскости, перпендикулярной оптнческой оси устройства с угловым интервалом 360°/т, и выполненных в виде двух скрепленных вершинами трехгранных углов, регистрирующий блок выполнен в виде п фотоприемников, установленных на статоре, каждый из фотоприемннков оптически связан с соответствующим светоделительным элементом, осветительный блок выполнен в виде п источннков излучения, а источники излучения, плоские зеркала, светоделительные элементы и уголковые отражатели образуют m + двухлучевых интерферометров. (Л 00 -е а ч -3