Устройство контроля перемещений Советский патент 1986 года по МПК G01B21/00 

f

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в качестве чувствительного элемента промьявленного робота, а также как преобразователь микроперемещеннй и углов наклона . отражающих поверхностей.

Целью изобретеиия является уменьшение габаритов и расширение функциональных возможностей за счет контроля угловых перемещений.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - схема торцовой части волоконнооптического ответви- теля; на фиг. 3 и 4 - диаграммы сигналов при линейном и угловом перемещениях объекта соответственно.

I Устройство контроля перемещений содержит источник I излучения, воло- коннооптический ответвитель 2, содержащий перву группу световодов 3 и вторую группу световодов 4-8, торец 9 волоконноолтического ответ- вителя 2 направлен на контрсхлируемую отража|«цую поверхность 10. Устройство содержит также приемник излучения выполненный в виде фотопреобразователей I1-15, оптически связанных со световодами 5, 6, 7, 8 и 4, управляемый усилитель 16 мощности, включенный между фотопреобразователем 15 и источником 1 излучения, блок 17 обработки сигналов, вьтолкенный в виде четырех входового суммирующего усилителя 18, подключенного к фотопре- Образоват лям П, 12, .13 и 14, и дву разностных усилителей 19 и 20, подключенных к фотопреобразователям II, 12 и 13, 54 соответственно, торец волоконнооптического ответвите ля 2 выполнен в виде девятиэлемент- ной матрицы 21 с окаймляющей рамкой 22,,центральный и четыре угловых элемента матрицей 21 соединены с световодами 3 J а остальные противолежащие элементы матрицы 21 соединены соответственно с световодами 5,6 и 7, 8, а световод 4 - с/окаймляющей рамкой 22.

Устройство контроля перемещений работает следукщим образом.

Свет от источника 1 излучения поступает на вход световода 3 волоконнооптического ответвителя 2 к торцу 9 и излучается другими концами световода 3, соединенными с цент- ральньи и четырьмя угловыми эле- .ментами девятиэлементной матрицы

34723J

21 (фиг. 2). Часть света после отражения от поверхности 10 падает на матрицу 21 на торце 9 и попадает на световоды 5, 6, 7 и 8, соединен5 ные с остальными четырьмя элементами девятиэлементной матриш 1 21 и на световод 4, соединенный с окаймляющей рамкой 22 (фиг. 2)i С световодов 4-8 свет поступает на входы фото0 преобразователей 11-15. Кривая зависимости тока фотопреобразователя М и выходного сигнала U от перемещения X (фиг. 3, кривая а) в рабочем диапазоне (отмечен на фиг. 3

5 пунктиром) параллельна оси X. Ток фотопреобразователя 11, поступаюащй на вход управляемого усилителя 16 мощности, служит опорным сигналом для автоматического регулирования света

0 источника 1 излучения при изменении коэффициента отражения отражающей поверхности 10 и в рабочем диапазоне не зависит от ее угла наклона ы Система автоматического регулирова5 ния света источника 1 излучения осуществляется с помощью фотопреобразо- ватйлей 1I и управляемого усилителя 16 мощности.

Форма опорного сигнала в рабочем

d диапазоне перемещений определяется конфигурацией конца световода 4 (рамки 22) на торце 9. Токи фотопреобразователей 12-15 поступают на входы суммирующего усилителя 18, причем

зависимость сигнала на его выходе от перемещения X (фиг. 3, кривая 5 ) в рабочем диапазоне имеет линейную зону, что упрощает регистрацию значения перемещения X.

(у Бькоды фотопреобразователей 12 и 3 соединены с входами разностного усилителя 19, а выходы фотопреобразователей 14 и 15 - с входами разностного усилителя 20. При изменении толь5 ко угла наклона ot отражающей поверхности 10 к оси, проходящей через центры элементов, объединенных со световодами 5 и 6, изменяется выходной сигнал разностного усилителя 19

jg (фиг. 4), а выходной сигнал разностного усилителя 20 остается неизменным.

Наоборот, при изменении только угла наклона отражающей поверхности 55 10 к оси, проходящей через центры элементов, соединенных со световодами 7 и 8, изменяется выходной сигнал1 разностного усилителя 20, а выходной

сигнал разностного усилителя 19 остается неизменным. В случае, когда отражающая поверхность 10 перемещается в произвольном направлении, изменяются одновременно выходньш сигналы сугфлирующего усилителя.18 и разностных усилителей 19 и 20, причем кажды из трех сигналов характеризует один из трех основных видов перемещения отражакщей поверхности - линейного перемещения и двух углов наклона.

Формула изобретения

Устройство контроля перемещений, содержащее источник излучения, волоконно-оптический ответвитель, состоящий из двух групп световодов, приемник излуг1ения и блок обработки сигналов, связанный с ним, одни из концов первой группы световодов оп- rti4ecKH связаны с источником излучения, а одни из концов второй группы световодов - с приемником излучения , отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов и расширения функциональных возможностей за счет контроля угловых перемещений, оно снабжено управляемым усилителем мощности, приемник излучения вьтолнен в виде пяти фотопреобразователей, торец волоконно- оптического ответвителя выполнен в виде девятиэлементной квадратной матрицы с окаймляющей рамкой, централь ный и четыре угловых элемента матрицы соединены с свободными концами световодов первой группы, связанной с источнрком излучения, остальные четыре элемента матрицы соединены с

свободньми концами четырех световодов группы, связанной с соответствующими фотопреобразоаателями приемника излучения, один конец пятого световода зтой группы связан с пятым

фотопреобразователем, а д ругой конец - с окаймляющей рамкой, блок обработки сигналов выполнен в виде четырехвхрдового суммирующего усилителя и двух разностных усилителей,

первый и второй фотопреобразователи, связанные с пpoтJ вoлeжaщими элементами матрицы чере з световоды, подключены соответственно к первым и вторым входам первого разностного усилителя

суммирующегоусилителя,третий ичет - вертый фотопреобразователь соединены с третьими ичетвертыми входами суммирующего усилителя второгоразностного усилителя, а управляемый усилитель мощности

включен междупятьмфотопреобразовате- лем иисточником излучения.

W

hc:

1234723

22

У

4r

т.

Фш.ц

Составитель Е. Глазкова Реда|стор Л. йовхан Техред П.Сердакова Кор ректор В, Бутяга

3«жаз 2977/46 Тираж 670Подписное

ВНИМПй Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открьггий 113035, Москва, Ж-35, Раущска; наб. , д. 4/5

Производетвенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4