Фотоэлектрический автоколлиматор Советский патент 1985 года по МПК G02B27/30 

11 Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для угловых измерений, в том числе для измерения углового положения, скорости и ускорения в сиетемах контроля преобразователей угол-код и других углоизмерительных приборах в динамическом режиме. Цель изобретения - расширение количества измеряемых параметров путем одновременного получения инфор мации, об угловом положении, скорости и ускорении контролируемого вращающе гося объекта. . На фиг.1 представлена функциональ ная схема фотоэлектрического автокол лиматора; на фиг.2 - маска с наложением на нее изображения щелей марки; на фиг.З - пеленгационная характерис тика прибора;на фиг.4 - временные диаграммы работы прибора. Фотоэлектрический автоколлиматор содержит источник 1 света, конденсатор 2, марку 3 в виде, непрозрачной диафрагмы с двумя прозрачными прямоугольными щелями М, Mj, ширинЪй и шагом m контролируемого объекта на котором соосно установлен отражающий элемент 4 (например, многогранная призма), длиннофокусный объектив 5, обеспечивающий формирование параллельного светового потока и изображения марки 3, светоделитель 6, осуществляющий разделение светового потока, маску 7, выполненную в виде непрозрачной диафрагмы с тремя прозрачными отверстиями, расположенными так,что их геометрический центр находится на оптической оси,фотоприемник 8,выполненный в виде трех светочувствительных элементо расположенных на одной подложке и установленных напротив маски, двуплечий дифференциальный усилитель 9, входы которого подключены к выходам фотоприемника. 8, блок 10 обработки информации и механизм 11 линей ного перемещения, например микрометрический винт, кинематически связанный с маркой 3 и осуществляющий ее линейное перемещение. Центральный светочувствительный элемент фотоприемника .установленный напротив центрального отверстия маски S, включен в одно плечо, а два других, установленных напротив крайних отверстий маски S,, S2, - во второе плечо дифференциального усилителя 9. Блок 32 10 обработки информации содержит компараторы для фиксации моментов ноль-переходов сигнала двуплечего дифференциального усилителя, таймеры для преобразования в цифровой код временных интервалов между ноль-перекодами, арифметическое устройство,осуществляющее операцию деления для вычисления угловой скорости и ускорения. На фиг.2 отверстия маски S, S, 8„ и расположенные за ними светочувствительные элементы фотоприемника совмещены. Площадь центрального отверстия маски равна сумме площадей двух крайних отверстий, т.е. S 8,+ Sg. Прибор работает следующим образом. Световой поток от источника 1, сформированный конденсатором 2, равномерно освещает марку 3. Изображение щелей марки М,,М с помощью светоделителя 6, объектива 5, отражающего элемента 4 проектитруется в плоскость маски 7 (фиг.2). При повороте отражающего элемента 4 на угол GC происходит перемещение изображений щелей марки в плоскости маски на величину х 2f tg Cf, где f - фокусное расстояние / объектива 5, если Ср« г , то X 5 2f f . При этом фотоприемник 8 вьграбатывает сигналы 1, Lj , I , трапецеидальной формы (фиг.За). При прохождении изображения каждой прозрачной щели марки относительно маски ,на выходе дифференциального усилителя формируется выходной сигнал и (фиг.36), соответствующий выражению и К (Ц+ €3 ). 1) где К - коэффициент преобразования дифференциального усилителя. Указанный выходной сигнал дифференциального усилителя, определяющий пеленгационную характеристику прибора, имеет две точки внутренних ноль-переходов: положительньхй ноль-переход в точке В и отрицательный - в точке А. Положение этих точек на оси ср стабильно, определяется только шириной f прозрачной щели марки и не зависит ни от изменения светового потока источника 1 (в силу дифференциального включения светочувствительных элементов фотоприемника), ни от изменения 3 чувствительности фотоприемника (в силу одинаковых характеристик светочувствительных элементов S, S, S выполненных на одной подложке), Моменты появления в выходном сигнале внутренних ноль-переходов фиксируют ся блоком 10 обработки информации (фиг.4а). Эти импульсы являются импульсами опроса контролируемого вра щающегося преобразователя. Так как марка выполнена в виде непрозрачной диафрагмы с двумя прозрачными щелями,то на выходе дифференциального ;усилителя возникает две пары (по ко личеству щелей марки) выходных сигналов , представленных на фиг. 46. 334 Эти импульсы используются как дляГ фиксации мгновенного углового положения, так и для одновременного определения динамических характеристик контролируемого преобразователя. Блок 10 обработки информации представляет собой микро-или мини - ЭВМ и осуществляет операции ввода сигнала с выхода двуплечего дифференциального усилителя, преобразования временных интервалов в код, деление, вычитание и запоминание кодов. ,лок обработки информации имеет три выхода. С-выхода 1 снимаются импульсы опроса контролируемого преобразователя, с выхода 2-код его скорости, с выхода3 -код его ускорения.

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АВТОКОЛЛИМАТОР, содержащий установленный на контролируемом объекте отражательный элемент, источник света, конденсор, светоделитель, фотоприемник, объектив в фокальных плоскостях которого размещены оптически Связанные марка, установленная между конденсором и светоделителем, маска, установленная между светоделителем и фотоприемником, и двуплечий дифференциальный усилитель, выход которого подключен к входу блока обработки информации, отличающийся тем, что, с целью расширения количества измеряемых параметров путем одновременного получе- ния информации об угловом положении, скорости и ускорении контролируемого вращающегося объекта, в него . введен механизм линейного перемещения, марка выполнена в виде непрозрачной диафрагмы с системой прозрачных прямоугольных параллельных щелей, расположенных с равномерным шагом, кинематически связанной с механизмом линейного перемещения маска выполнена в виде непрозрачной диафрагмы с одним центральным и двумя крайними прозрачными отверстиями, / расположенными тлким образом, что SS их геометри еский центр находится (Л на оптической оси, а площадь центс рального отверстия равна сумме площадей двух крайних отверстий, фотоприемник выполнен в виде одного центрального и двух крайних светочувствительных элементов, расположенных на одной подложке, причем 00 центральный светочувствительньтй --4 элемент, установленный напротив |« Ы Ы центрального отверстия маски, включен в одно плечо, а два крайних, установленных напротив крайних . отверстий маски, - в другое плечо дифференциального усилителя.