Устройство для измерения перемещений Советский патент 1987 года по МПК G01B21/00 

содержит оптически связанные источник 1 света, щелевую диафрагму 4 и блок 5 переноса изображения, строящий изображение щелевой диафрагмы 4, отраженное от отражающей поверхности элемента 9 в плоскости анализа, которая переносится микрообъективом 10 в плоскость установки анализирующей диафрагмы 11. Световой поток преобразуется фотоприемником 12 в злектри- ческий сигнал, поступающий на информационный вход фазочувствительного детектора 14, на управляющий вход которого поступают сигналы с генератора 17. Сигналы также поступают на вход вспомогательного привода 16,

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения расстояния до отражающей поверхности.

Цель изобретения - расширение диапазона измерений за счет повышения чувствительности следящей системы.

I На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - конструкция анализирующей диафрагмы, расфокусировочные кривые для различных участков анализирующей диафрамы и суммарная расфокус)яровочная кривая.

Устройство содержит оптически связанные источник 1 света, состоящий из лампы 2, конденсатора 3, щелевую диафрагму 4, блок 5 переноса автоколлимационного изображения щелевой диафрагмы в плоскость анализа, состоящий из светоделительного элемента 6, коллимирующего объектива 7, фокусирующего объектива 8, элемента 9 с отражающей поверхностью, микрообъектив 10, анализирующую диафрагму 11, фотоприемник 12, усилитель 13, вход которого подключен к фотоприемнику 12, фазочувствительный детектор 14, информационный вход которого подключен к выходу усилителя 13, привод 15 вход которого связан с выходом фазочувствительного детектора 14, выход привода 15 связан с элементом 9 с

выход которого связан с микрообъективом 10, осуществляющим глубинное сканирование изображения щелевой диафрагмы 4. При несовпадении среднего положения плоскости изображения щелевой диафрагмы 4 с плоскостью анализируемой диафрагмы 11 на выходе фазочувствительного детектора 14 формируется сигнал соответствующей полярности, поступающий на вход привода 15, перемещающего элемент 9 до положения, при котором среднее значение сигнала на выходе фазочувствительного детектора 14 становится равным нулю. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

5

0

5

0

5

отражающей поверхностью, вспомогательный привод 16, вьшод которого связан с микрообъективом 10, генератор 17, выход которого соединен с входом вспомогательного привода 16 и управляющим входом фазочувствительного детектора 14, индикатор 18, связанный с вькодом привода 15.

Устройство работает следующим образом.

Тело накаливания лампы 2, входящей в источник 1 света, проецируется с помощью конденсатора 3 на щелевую диафрагму 4.

Изображение щелевой диафрагмы 4 с помощью светоделительного элементу 6, коллимирующего 7 и фокусирующего 8 объективов, входящих в блок 5 переноса автоколлимационного изображения щелевой диафрагмы, строится на отражающей поверхности элемента 9 и в обратном ходе, с помощью фиксирующего 8 и коллимирующего 7 объективов, строится в плоскости анализа, которая переносится микрообъективом 10 в плоскость установки анализирующей диафрагмы 11.

Световой поток преобразуется фотоприемником 12 в электрический сигнал, которьй усиливается усилителем 13 и поступает на информационньй вход фазочувствительного детектора 14, на управляющий вход которого поступают сигналы с генератора 17, которые также поступают на вход вспомогательного привода 16, выход которого связан с микрообъективом 10.

При колебании микрообъектива 10 происходит глубинное сканирование изображения щелевой диафрагмы 4 от- носительно диафрагмы 11, что приводит к модуляции электрического сигнала, снимаемого с фотоприемника 12.

Фаза первой гармонической составляющей модулированного сигнала зави- сит от среднего положения плоскости изображения щелевой диафрагмы 4 относительно анализирующей диафрагмы 11.

При несовпадении среднего положения плоскости изображения щелевой диафрагмы 4 с плоскостью анализирующей диафрагмы 11 на выходе фазочувст- вительного детектора 14 формируется сигнал соответствующей полярности, поступающий на вход привода 15, перемещающего элемент 9 с отражающей поверхностью до положения, при котором среднее значение сигнала на выходе фазочувствительного детектора 14

становится равным нулю.

По величине перемещения элемента 9 с отражающей поверхностью или привода 15, контролируемой индикатором 18, судят об относительном смещении плоскости изображения фокусирующего объектива 8 и отражающей поверхности элемента 9.

При фокусировании, по мере уменьшения размера изображения диафрагмы 4, модуляцию светового потока после- довательно осуществляют соседние зоны участка анализирующей диафрагмы 11 с расходящимися кромками (зоны г,Ь ,8 , фиг. 2), которым соответствуют расфокусировочные кривые 2 , 6, S (фиг. 2).

При уменьшении размера изображения диафрагмы 4 модуляцию светового потока осуществляет участок анализирующей диафрагмы По параллельны- ми кромками, которому соответствует расфокусировочная кривая tx (фиг. 2).

Таким образом, модуляция светового потока осуществляется последовательно обоими участками анализирую- щей диафрагмы 11, которым соответствует суммарная расфокусировочная кривая а (фиг. 2), имеющая меньший

наклон при больших расфокусировках и больший наклон при малых расфокусировках, что позволяет формировать сигнал управления на выходе фоточувствительного детектора 14 (фиг. 2е) при больших расфокусировках, и обеспечивать высокую чувствительность следящей системы при малых расфокусировках.

О

5 0

5

0

5 0

5

0

Форм-ула изобретения

ч

1.Устройство для измерения перемещений, содержащее оптически связанные источник света, диафрагму, блок переноса автоколлимационного изображения диафрагмы, состоящий из свето- делительного элемента, коллимирующе- го и фокусирующего объективов и элемента с отражающей поверхностью, анализирующую диафрагму, фотоприемник, усилитель, вход которого связан с выходом фотоприемника, фазочувст- вительный детектор, информационный вход которого подключен к выходу усилителя, генератор, выход которого соединен с управляющим входом фазочувствительного детектора, привод, вход которого связан с выходом фазочувствительного детектора и индикатор, связанный с выходом привода, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, оно снабжено микрообъективом, установленным между блоком переноса автоколлимационного изображения диафраг-- мы и анализирующей диафрагмой, вспомогательным приводом, выход которого связан с микрообъективом, а вход с выходом генератора, выкод привода связан с элементом с отражающей поверхностью, диафрагма вьтолнена щелевой, анализирующая диафрагма выполнена в виде участка с параллельными кромками и участка с расходящимися кромками, а оси симметрии участков лежат на одной прямой.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что угол между кромками участка анализирующей диафрагмы с расходящимися кромками лежит в диапазоне от 45 до 90.

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является расширение диапазона измерений за счет повышения чувствительности следящей системы. Устройство /2 /J (Л с to со ел tSD «С О) иг, f

l a-t ff +S-tив

Фаг. г

Редактор Н.Тупица

Составитель С.Конюхов Техред В.Кадар;

609/47

Тираж 678Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

Корректор ВоБутяга