Оптический датчик угловых перемещений объекта Советский патент 1986 года по МПК G01B11/26 

многогранной призмы 5. Определяют ве- групп фотоприемников, по которому суличину временного рассогласования дят об угловом положении объекта, между электрическими импульсами обоих 1 ил.

1272107

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углового разворота объекта. Изобретение позволяет повысить достоверность измерения углового разворота объекта путем увеличения частоты контроля его углового положения. Излучение от осветителя 1 направляют на уголковый отражатель 2 с дефектным прямым углом под углом к его входной грани и расширяют телесистемами 3 и 4 отраженный и световозвращенные от уголкового отражателя 2 пучки до диаметра многогранной зеркальной призмы 5, вьтолненной с вогнутыми боковыми гранями. Проектируют оба пучка на нее и фокусируют отраженное от призмы излучение в узкие световые полосы. Вращают призму 5, последовательно проектируя сфокусированные пучки на две группы фотоприемо в ников 8 и 9, расположенные на внутW ренних поверхностях двух кольцевых оснований 6 и 7, установленных соосно

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения углового разворота объекта. Цель изобретения - повышение достоверности измерения за счет увеличения частоты контроля углового положения объекта и определения углового положения объекта из среднеарифметического значения контролируемого параметра. На чертеже показана схема оптического датчика. Оптический датчик содержит осв.етнтель 1, уголковый отражатель 2 с одним дефектным углом, две телесистемы 3 и 4, многогранную зеркальную призм 5, два кольцевых основания 6 и 7, шесть фотоприемников, три из которых 8-10 установлены на внутренней поверхности кольцевого основания 6, а три других 11- 13 - на кольцевом основании 7, блок 14 обработки, электрически соединенный со всеми фотопри емниками и индикатором 15, На чертеж также показан контролируемьй объект 16 Зеркальная многогранная призма ус тановлена с возможностью вращения вокруг собственной оси симметрии и ориентирована она параллельно оси разворота контролируемого объекта (ось 4). Грани зеркальной призмы 5 вьтолнены вогнутой цилиндрической формы. Фотоприемники расположены один относительно другого на равном расстоянии, а от многогранной призмы 5 - на расстоянии, равном фокусу ее вогнутых граней. Уголковый отражател 2 ориентирован таким образом, что его дефектный угол находится в плоскости ХОу. Кольцевые основания 6 и 7 установлены неподвижно, перпендикулярно оси вращения многогранной приз мы 5. Оптический датчик работает следукнцим образом. Световой пучок от осветителя 1 направляют на уголковьш отражатель 2 под углом Ы к его входной грани, от которой часть светового пучка отражается и идет под углом 2Ы в плоскости XOY э другая часть пучка, прошедшая уголковый отражатель 2, выходит из него с угловым смещением относительно направления падающего излучения, равным (световозвращенный пучок). Величина углового смещения световозвращенного пучка определяется значением угла отступления от прямого угла уголкового отражателя 2. Отраженньй и световозвращенный пучки, пройдя одну из телесистем 3 и 4 соответственно, расщиряются до диаметра многогранной призмы 5. Сформированное телесистемами излучение обоих пучков отражается от вогнутых граней многогранной призмы 5. Отраженное от нее излучение фокусируют в узкие световые полосы, параллельные ее оси вращения. При вращении многогранной призмы 5 световые полосы перемещаются по окружности и последовательно попадают на соответствующие фотх)приемники: отраженные пучки - на фотоприемники 8 - 10, а световозвращенные пучки - на фотоприемники 11 - 13. Электрические импульсы со всех фотоприемников 8-13 направляют в блок 14 обработки. В блоке 14 обработки определяют временное рассогласование между ближайщими электрическими импульсами, поступающими от фотоприемников, расположенных на различных кольцевых основаниях 6 и 7, В блоке обработки определяют среднюю величину временного рассогласования между тремя парами фотоприемников за один оборот многогранной призмы 5. По средней величине временного рассогласования между электрическими импульсами, сформированньми отраженньм и световозвращенным пучками, и известной ско312

рости вращения призмы судят об угловом повороте объекта 16 вокруг оси у При измерениях приводят многогранную зеркальную призму 5 в равномерное вращение. При отсутствии углового разворота объекта 16 оба световых пучка от уголкового отражателя (отраженный и световозвращаемый) идут в одной плоскости с направлекием падающего излучения и, следовательно, световые полосы сфокусированных пучков проходят фотоприемники разных кольцевых оснований одновременно,и временное рассогласование между электрическими импульсами на ихвьгходе равно нулю.

При наличии углового разворота контролируемого объекта 16 вокруг оси Y на угол & вместе с ним разворачивается и уголковый отражатель 2, Световозвращенная часть излучения от уголкового отражателя не меняет своего пространственного положения, в то время как отраженная часть излучения от его входной грани идет под углом 2й относительно начального направЛенин, В результате пространственного смещения пучков световые полосы проходят фотоприемники, расположенные на кольцевых основаниях 6 и 7, в разные периоды времени. Между электрическими импульсами, образованными фотоприемниками различных кольцевых оснований, возникает временной сдвиг. который, с учетом известной постоянной скорости вращения многогранной призмы, несет информацию об угловом положении объекта 16.В блоке 14 обработки вычисляется значение углового разворота объекта вокруг оси Y и информация об этом отображается на индикаторе 15.

074

Формула изобретения

Оптический датчик угловых перемещений объекта, содержащий осветитель, уголковый отражатель, предназначенный для скрепления с объектом многогранную зеркальную призму, установленную с возможностью вращения вокруг оси ее симметрии5 три фотоприемника и блок обработки, уголковый отражатель вьшолнен с одним дефектным углом, а многогранная призма ориентирована под острым углом к направлению излучения 5 отличающийс я {ем, что, с целью повышения достоверности измерения, он снабжен двумя телесистемами, двумя кольцевыми основаниями и тремя дополнительными фотоприемниками, электрически соединенными с блоком обработки, многогранная зеркальная призма вьшолнена с гранями вогнутой цилиндрической формы, оба кольцевых основания установлены соосно многогранной призме и на внутренних поверхностях каждого из них установлено по три фотоприемника соответственно, фотоприемники расположены один относительно другого на равном расстоянии, а от многогранной призмы - на расстоянии, равном фокусу ее вогнутых граней, одна из телесистем установлена по направ-в лению излучения, отраженного от входной грани уголкового отражателя, а другая - по направлению излучения, световозвращенного от его, причем все фотоприемники птически связаны с осветителем ерез многогранную зеркальную ризму.