Устройство для определения параметров спиралевидной прорези непрозрачной диафрагмы оптоэлектронного функционального преобразователя Советский патент 1984 года по МПК G06G9/00 

«

Изобретение относится к фотоэлект рической автоматике, измерительной и вычислительной технике и может най ти применение для производства оптоэлектронных функгщональньк преобразователей (ОЭФП).

Известно устройство коррекции погрешности электромеханических потенциометров, содержащее ламельный механизм, состоящий из втулки с профилированной внешней поверхностью, по которой скользит один из концов рычага, шарнирно связанный с токосъемником потенциометра. При вращении входной оси потенциометра рычаг ламельного механизма сообщает токосъемнику дополнительное перемещение относительно угла поворота оси, компенсирующее отклонение выходной функции от заданного значения .

Однако этому устройству присуще снижение быстродействия и увеличение момента трогания вследствие трения дополнительных подвижньк частей, а также недостаточная вибростойкость профиля.

Наиболее близким к изобретению является устройство для определения закона изменения прозрачного участка теневой маски оптоэлектронного потенциометра, содержащее основной и опорный фотоприемники, источник света, освещающий оба фотоприемника и .расположенные между ними подвижные оптические элементы, один из которых, размещенный между источником света и основным фотоприемником, имеет форму непрозрачного клина, а другой, размещенный между источником света и опорньм фотоприемником, имеет конфигурацию непрозрачного участка, профиль которого экспериментально определяется по минимуму погрешности функционального преобразования. Изменение и фиксация, закона изменения траектории прозрачного участка подстроечного оптического элемента достигаются выполнением последнего в виде стеклянного кольца с нанесенной на его поверхность непрозрачной пленкой, часть которой срезается в процессе коррекции резцом, закрепленным на микрометрическом столе. Для автоматизации процесса коррекции используется следящая электромеханическая система, содержащая синхронHbrii датчик эталонного напряжения, устройство сравнения и вьщеления разностного сигнала, сервоусилитель

176662

и управляемый электромеханический привод с закреп.ченным на нем режупи м инструментом zj .

Недостатком известного корректие рующего устройства является низкая точность, обусловленная сложностью создания линейного привода обеспечивающего перемещение, срезание и уда- , ление обрезанных участков непрозрач)Q ной пленки при условии перемещения режущего инструмента на малые (порядка нескольких микрон) расстояния, Кроме того, к конструк1р1и этого устройства нельзя применить известный ,

J5 метод уменьшения геометрических по- грешностей за счет масштабирования. Целью изобретения является повышение точности определения параметров траектории прозрачного участка

20 теневой маски (прорези в непрозрачной диафрагме).

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения параметров спиралевидной проре25 зи непрозрачной диафрагмы ОЭФП,

содержащее размещенные в светонепроницаемом корпусе источник излучения, первьй и второй.фотоприемники, прозрачный диск, закрепленный на вход,« ной оси вращения и установленный между источником излучения и первым и вторым фотоприемниками, выходы которых подключены к соответствующим входам выходного дифференциального усилителя, на прозрачном диске установлены аксиально первый и второй оптические фильтры, причем первый оптический фильтр вьтолнен в виде кольца, коэффициент пропускания которого изменяется в угловом направлении по линейному закону, задающий привод, выходная ось. вращения которого механически связана с входной осью вращения преобразователя и осью вращения движка кольцевого потенциометра задания эталонного напряжения, блок вьщеления разностного сигнала, первый вход которого подключен к выходу кольцевого потенгщометра задания этaлoннoгo напряжения, второй вход соединен с выходом выходного дифференциального усилителя, а вькод блока вьщеления разностного сигнала через сервоусилитель соединен с управляющим входом следящего привода, 5 ось вращения которого.соосна с осью вращения задающего привода, введены датчик эталонного угла, масштабный усилитель, координатограф, датчик текущего угла и эталонный непрозрач- ный диск с прорезью, выполненной по закону спирали Архимеда, который размещен между вторым оптическим фильтром, выполненным в виде диска, и вторым фотоприемником и закреплен на дополнительной оси вращения,механически связанной с осью вращения следящего привода, с которой механически связана ось датчика текущего угла, выход которого через масштабный усилитель подключен к первому входу координатографа, второй вход которого соединен с выходом датчика эталонного угла, механически связанного с осью вращения задающего привода, причем выход координатографа является выходом устройства. На чертеже представлена блок-схема устройства для определения параметров спиралевидной прорези непрозрачной диафрагмы.ОЭФП. Устройство содержит источник 1 излучения, первый 2 и второй 3 фотоприемники, прозрачный диск 4, первый 5 и второй 6 оптические фильтры эталонный непрозрачный диск 7 с прорезью 8, выполненной по закону спирали Архимеда, входную ось 9 вращения, на которой закреплен диск 4, светонепроницаемый корпус 10, выходной дифференциальный Усилитель 11, к соответствующим входам которого подключены выходы фотоприемников 2 и 3, задающий привод 12, источник 13 эталонного напряжения, выполненный в виде кольцевого потенциометра зада ния эталонного напряжения, блок 14 вьщеления разностного сигнала, сервоусилитель 15, следящий привод 16, ось вращения которого соосна входной осью 9 и связана с дополнительной осью 17 вращения, на которой .установлен эталонный непрозрачный диск 7, датчик 18 эталонного угла, датчик 19 текущего угла, масштабный усилитель 20 и координатограф 21. Устройство работает следующим образом. Эталонный диск 7 устанавливается на этапе уточнения формы спиралевидной прорези В и после завершения этой процедуры извлекается из корпуса 10 .ОЭФП.Эталонный диск 7 закреплен на дополнительной оси 17, ра положенной соосно с входной осью 9. Форма прорези 8 в эталонном диске 7 описывается выражением Р а . ц-f- , где р и ср. - радиус-вектор и полярный угол соответственно;а - постоянная, определяющая крутизну спирали Архимеда, величина которой выбирается из геометрических размеров эталонного диска 11. Входная ось 9 соединена с за дающим приводом 12, которьй механически связан с источником 13 эталонного напряжения, а также с датчиком 18 эталонного угла (| , Дополнительная ось 17 эталонного диска 7 с прорезью 8 в форме архимедовой спирали соединена со следящим приводом 16, связанным механически с датчиком 19 текущего угла (/, . Освещение линейчатого фотоприемника 3 осуществляется через прорезь 8 потоком излучения от источника 1. Выходное напряжение ОЭФП V , выделяемое на выходе усилитрля 11, во всех точках i диапазона перемещений входной оси 9 сравнивается с соответствующими значениями эталонного напряжения , задаваемого синхронным источником 13 эталонного напряжения. Сравнение осуществляется при помощи блока 14 вьщеления разностного сигнала, выход которого соединен с входом сервоусилителя 15, питающего следящий привод 16 оси 17 эталонного диска 7. При наличии на входе сервоусилителя 15 сигнала рассогласования AVj, привод 16 поворачивает эталонный диск 7 до такого значения текущего угла СР , при котором положение прорези 8 обусловит такую интенсивность потока излучения, падающего на линейчатый фотоприемник 3, при которой выходной сигнал ОЭФП сравняется с сигналом эталонного датчика 18, т.е. когда 0. Значения углов (f и Cf при этом через соответствуюпще датчики 18 и 19 эталонного и текущего углов поступают на входы координатографа 21. Сигнал V: датчика 19 текущего угла усиливается масштабным усилителем 20 с коэффициентом усиления, равным О, на выходе которого возникает сигнал, пропорциональный величине радиусавектора . Это позволяет на координатографе 21 с круговым интерполятором получать искомую зависимость ;f(if;), описывающую форму спирал е5видной прорези 8 вращающейся диафраг мы 7 ОЭФП. При этом координатограф 2 изготовляет в требуемом масштабе фотооригинал, с которого по известно методике фотолитографии Изготавливается вращающаяся диафрагма 7 со спиралевидной прорезью 8. Изготовленная таким образом диафрагма 7 центрируется с ч спользованием системы реперных меток и закрепляется на поверхности радиального фильтра 6. Эталонный диск 7 и дополнительная ось 17 извлекается из корпуса 10 ОЭФП. 66 Навденная, описанным образом, форма спиралевидной прорези вращающейся диафрагмы ОЭФП, которая размещается на поверхности радиального фильтра, обеспечивает согласование пространственных неоднородностей источника излучения, оптических фильтров и линейчатого фотоприемника, чем достигается высокая точность воспроизведения заданного закона выходного напряжения ОЭФП, определяющая технико-экономическую эффективность изобретения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СПИРАЛЕВИДНОЙ ПРОРЕЗИ НЕПРОЗРАЧНОЙ ДИАФРАГМЫ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, содержащее размещенные в светонепрони-цаемом корпусе источник излучения, -первый и второй фотоприемники, прозрачньй диск, закрепленный на входной оси вращения и установлеиньй между источником излучения и первым и вторым фотоприемниками, выходы которых подключены к соответствующим входам выходного дифференциального усилителя, на прозрачном диске установлены аксиально первый и второй оптические фильтры, причем первый оптический фильтр вьшолнен в виде кольца и имеет коэффициент пропускания, изменяющийся в угловом направлении по линейному закону, задающий привод, выходная ось враще ния которого механически связана с входной осью вращения преобразователя и осью вращения движка кольцевого потенциометра задания эталонного напряжения, блок вьщеления разностного сигнала, первый вход которого подключен, к выходу кольцевого потенциометра задания эталонного напряжения, второй вход соединен с выходом выходного дифференциального усилителя, а выход блока вьщеления разностного сигнала, через сервоусилитель соединен с управляющим входом следящего привода, ось вращения которого соосна с осью вращения задающего привода, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности, в него введены датчик эталонного угла, масштабный усилитель, координатограф, датчик текущего угла и эталонный непрозрачный диск с прорезью,, вьшолненной по закону спирали Архимеда, который размещен между вторым оптическим фильтром, выполненным в виде диска, и вторым фотоприемником и закреплен на дополнительной оси вращения, механически связанной с осью вращения следящего привода, с которой механиОд чески связана ось датчика TeKy0jero угла,- выход которого через масштабО ный усилитель подключен к первому О5 входу координатографа, второй вход которого соединен с выходом датчика эталонного угла, механически связанного с осью вращения задающего привода, выход координатографа является выходом устройства.