Устройство для измерения перемещений Советский патент 1986 года по МПК G01B21/00 

1215004

марки относительно фотоприемника 10. На выходе усилительного блока 22 формируется сигнал управления, поворачивающий цилиндрическую линзу 4 в полоте во о

I

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений объектов, имекмцих отражающую поверхность, например профиля криволинейных поверхностей лопаток турбины.

Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей за счет измерения угла поворота объекта

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - вид Б на фиг.1 (положение изображения световой марки относительно фотоприемника) . 1

Устройство содержит блок 1 формирования изображения световой марки., состоящий из источника 2 (модулиро- ванног о) света, объектива 3, цилиндрической линзы 4, установленной в оппаве 5, кинематически связанной с дополнительным приводом 6; датчик 7 поворота; фотоприемный блок 8, состоящий из фокусирующего объектива 9, четырехквадрантного фотоприемника 10; блок 11 нахождения разностных сигналов, состоящий из сумматоров 12 - 15, входы которых подключены к четырехквадрантному фотоприемнику 10, дифференциальных усилителей 16, 17, входы которых подключены к выходам сумматоров 12 - 15; усилительный блок 18, состоящий из последовательно соединенных фазового детектора 19, модулятора 20, усилителя 21 мощности; информационный вход фазового детектора 19 подключен к выходу дифферерщиального усилителя 16; усилительный блок 22, состоящий из последовательно соединенных фазового детектора 23, модулятора 24, усилителя 25 мощности; информационный вход фазового детектора 23 подключен к выходу дифференложение при котором сигнал с усилительного блока 22 равен нулю. По повороту цилиндрической линзы 4 судят о повороте объекта 29. 2 ил.

циального усилителя 17-; генератор 26, выход которого соединен с управ- л 1ющими входами фазовых детекторов 19, 23 и управляющим входом источни- ка 2 модулированного света; источник 27 переменного напряжения; привод 28 кинематически связан с блоком .1 формирования изображения световой марки и фотоприемным блоком 8; информационные входы привода 28 и дополнительного привода 6 подключены соответственно к вьгходам усилителей 21, 25 мощности; выход источника 27 переменного напряжения со- единен с управляющими входами модуляторов 20, 24, управляющими входами привода 28 и дополнительного привода 6.

Измеряют линейное перемещение и угол поворота объекта 29.

Устройство работает следующим образом.

Параллельные модулированные по интенсивности пучки света, форми- руемые источником 2 света, подключенным к генератору 26, преобра- зуются объективом 3 и цилиндрической линзой 4 в изображение вытянутой световой марки, проецируемой на от- ражающую поверхность объекта 29.

Изображение вытянутой световой марки переносится фокусирующим объективом 9 в плоскость установки четырехквадрантного фотоприемни- ка 10.

Оптические оси объектива 3, цилиндрической линзы 4 фокусирующего объектива 9 расположены в одной плоскости.

Электрические сигналы, снимаемые с четырехквадрантного фотоприемника 10, поступают на входы сумматоров 12 - 15, входящих в блок 11 нахождения разностных сигналов.

Электрические сигналы, снимаемые с выходов сумматоров 12, 13 и сумма31

торов 14, 15, поступают соответственно на входы дифференциальных усилителей 16, 17, выходные сигналы с которых поступают на информационные входы фазовых детекторов 19, 23, вхо- ДЯ1ЦИХ в усилительные блоки 18, 22, на опорные входы которых поступают сигналы с генератора 26.

Постоянные напряжения, формируемые на выходах фазовых детекторов 19, 23, преобразуются в переменные напряжения модуляторами 20, 24, управляемыми источником 27 переменного напряжения, усиливаются по мощности усилителями 21, 25 мощности и поступают на привод 28 и дополнительный привод 6, на которые также подаются опорные сигналы от источника 27 переменного напряжения.

Привод 6 осуществляет поворот оправы 5, в которой закреплена цилиндрическая линза 4. Контроль угла поворота оправы 5 осуществляется датчиком 7 поворота.

Привод 28 осуществляет одновременное продольное перемещение блока 1 формирования изображения световой марки и фотоприемного блока 3.

В исходном положении объекта 29 изображение вытянутой световой марки расположено симметрично относительно линий раздела фоточувствительных площадок раздела четырехквад- рантного фотоприемника 10 (фиг.2).

При этом сигналы, снимаемые с че- тырехквадрантного фотоприемника, равны между собой; напряжения, формируемые на выходах дифференциальных усилителей 16, 17, равны нулю; сигналы, поступающие с усилителей 21, 25 мощности на привод 28 и дополнительный привод 6, также равны нулю.

При смещении объекта 28 вдоль оптической оси объектива 3 происходит смещение изображения вытянутой световой марки относительно линий раздела фоточувствительных площадок четы- рехквадрантного фотоприемника 10.

При этом сигналы, снимаемые с выходов сумматоров 12, 13, не равны между собой, на выходе дифференциального усилителя 16 формируется постоянное напряжение, знак которого связан с направлением смещения объекта 29, которое преобразуется усилительным блоком 18 в переменное напряжение, поступающее на привод 28, перемещающий блок 1 формирования изобра44

жения световой марки и фотоприемный блок 8 в положение, при котором напряжение на выходе дифференциального усилителя 16 становится равным

нулю.

По величине перемещения блока I формирования изображения световой марки и фотоприемного блока 8 судят о величине смещения объекта 29.

При повороте объекта 29 вокруг оси, перпендикулярной оптической оси объектива 3 и цилиндрической линзы 4 и лежащей в плоскости, через которую проходит оптическая ось

фокусирующего объектива 9, происходит поворот изображения вытянутой световой марки относительно линий раздела фоточувствительных площадок четырехквадрантного фотоприемника 10.

При этом суммы сигналов, снимаемых с диагонально расположенных фоточувствительных площадок четырехквадрантного фотоприемника 10, не равны между собой, на выходе дифференциального усилителя 17 формируется постоянное напряжение, знак которого связан с направлением поворота объекта 29, которое преобразуется усилительным блоком 22 в переменное

напряжение, поступакнцее на привод 6, вращающий через оправу 5 цилиндрическую линзу 4 до поло:.сения, при котором напряжение на выходе дифференциального усилителя 17 становится

равным нулю.

По углу поворота оправы 5, фиксируемой датчиком 7 поворота, судят об угле поворота объекта 29.

Использование предлагаемого уст- ройства позволяет исключить погрешность, связанную с поворотом объекта, а также расширить его функциональные возможности за счет измерения угла поворота объекта.

Формула изобретения

Устройство для измерения перемещений, содержащее оптически связанные блок формирования изображения световой марки, состоящий из источника света и объектива, фотоприемный блок, состоящий из фокусирующего объектива и фотоприемника, блок

нахождения разностных сигналов, входы которого подключены к выходам фотоприемного блока, привод, вход которого связан с выходом блока наS12

хождения разностных сигналов, выход привода кинематически связан с блоком формирования изображения световой марки и фотоприемным блоком, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения функциональных возможностей за счет измерения угла поворота объекта, блок формирования изображения световой марки снабжен цилиндрической линзой во вращающей50046

ся оправе, ось вращения которой совпадает с оптической осью источника света и обьектива, цилиндрическая линза в оправе установлена перед

5 объективом, дополнительным приводом, кинематически связанным с оправой, фотоприемник фотоприемного блока выполнен четырехквадрантным, блок на- .хождения разностного сигнала снабжен

О дополнительным выходом, связанным с дополнительным приводом

Вид Б

ВидА

г/4

и.

Рид. 3

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля профиля криволинейных поверхностей. Целью изобретения является повьшение точности измерения и расширение функциональных возможностей за счет измерения углов поворота объекта. Формируется с помощью источника 2 света, объектива 3 и цилиндрической линзы 4 вытянутое изображение световой марки, которое преобразуется фотоприемником 10 в электрический сигнал. При повороте объекта происходит поворот световой ,v 0 / /yy/vv /V / v A/ /v сд о о 4 9ив. 1

Составитель Т.Айсин Редактор Н.Швьздкая Техред М.Гергель

Заказ 900/51 Тираж 671Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П1Ш Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор А.Зимокосов