Устройство для измерения угловых перемещений объекта Советский патент 1988 года по МПК G01B11/26 

00 Oi

(гда./

Изобретение относится к измерительной ;технике, а именно к оптико-механическим ;приборам для измерения угловых величин, ;и может быть использовано, в частности, :для прецизионного измерения любых углов поворота объекта в одной плоскости, напри- ; мер в качестве датчика угол-код.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

На фиг. 1 представлена схе.ма предлагаемого устройства; на фиг. 2 - апертуры фотопри-емников и взаимное расположение вырезаемых частей светового пучка; на фиг. 3 - структурная схема приемного блока.

Устройство (фиг. 1) содержит источник 1 света, двухлучевой интерферометр, содержащий светоделитель 2, оптически кольцевой блок 3, выполненный из набора нечетного числа призм, расположенных радиально, с зеркальными фасками, соединеннь1х так, что поверхности призм расположены наклонно к оси вращения, параллельной оси симметрии интерферометра, концевые отражатели 4 и 5, приемный блок 6, два фотоприемника 7 и 8 для переключения каналов в приемном блоке, выходы которых соединены с входом приемного блока.

Приемный блок (фиг. 3) состоит из двух- площадочного 9, 10 фотоприемника, выходы которого соединены с входами усилителей 11 и 12, выходы которых соединены с входами формирователей 13 и 14, выходы которых соединены с входами счетчиков 15 и 16, а выходы счетчиков соединены с входом сумматора 17. Выходы фотоприемников 7 и 8 соединены с входом усилителя 18, выход которого соединен с входом формирователя 19 управляющих сигналов, выход которого соединен с входом счетчика 16 второго канала и через инвертор 20 - с вторым входом счетчика 15 первого канала, второй выход которого с гп-го разряда соединен с вторым входом счетчика 16 и через инвертор 20 - с вторым входом счетчика .15, выход сумматора 17 соединен с входом дешифратора 21, выход последнего соединен с входом блока 22 индикации.

Устройство работает следующим образом.

Свет от источника 1 (фиг. 1) падает на плоскопараллельную светоделительную пластину 2 и разделяется на два пучка, каждый из которых падает на оптический блок 3, проходит через него и падает на концевой отражатель 4 ( или 5), установленный перпендикулярно лучам, отражается от него и возврапхается по тому же пути до свето- делительной пластины 2, после которой пучки совмещаются, образуя интерференционную картину на фоточувствительных площадках фотоприемника приемного блока 6. При вращении кольцевого оптического блока 3, закрепленного на объекте, интерференционная картина перемещается и считы1 ается апертурой фотоприемника канала. На фиг. 2 показано положение апертур фотоприемников, расположенных симметрично относительно оси светового пучка, где HI -

часть пучка, попадающая в апертуры фото- прие.мников 7 и 8, а I и 11 - части пучка, попадающие в апертуры фотоприемника 9 и 10 прие.много блока 6. Части луча I и И каналов могут находиться на разных поверхностях, а средняя часть луча

111 - на поверхности зеркальной фаски. Отраженная от фаски часть луча III попадает на фотоприемник 7, который переключает каналы в приемном блоке. Отключается второй II и включается первый I канал после

5 отсчета заданного числа полос приемным блоком 6 канала I, соответствующих углу поворота оптического блока, при котором весь световой диаметр луча находится на одной поверхности. Затем каналы переключаются обратно. В случае перехода луча с поверх0 ности одной призмы на поверхность другой сигнал переключения поступает с противоположного фотоприемника 10, на который попадает часть отраженного от другой зеркальной фаски луча. Операция переключе5 ПИЯ каналов повторяется.

Приемный блок 6 работает следующим образом.

Сигналы с фотоприемника 9. И) поступают в усилители 11 и 12, формирователи 13 и 14, счетчики 15 и 16, при этом работает

0 сначала второй канал, т. е. счетчик 16 включен, а счетчик 15 выключен. При попадании света части 111 пучка от зеркальной фаски па одном из фотоприемников 7 или 8 появляется сигнал, который усиливается усилителем 18, поступает в формирователь 19,

5 который формирует сигнал управ. юпия счетчиками, поступающий на реверсивный вход счетчика 16 и отключает его, в этот момент сигнал поступает также через инвертор 20 па реверсивньп вход счетчика 15 и I ключaeт его. При OICMC- те заданного числа иптерференциоппыч полос в гп-м разря,1е в счетчике 15 поив.1я- ется «1, т. е. cni-n;., к(; 1орый отключ;:-, через инвертор 20 этот же счетчик, и вк..ю- чается. счетчик 16 и так при переходе пуч

5 ков с одних поверхностей па другие операция повторяется. Информация со счетчиков 15 и 16 поступает в сумматор 17, который осуществляет операцию сложения, затем - в дещифратор 21, из которого поступает в блок 22 индикации.

0. Формула изобретения

. Устройство для измере1П 5 угловых перемещений объекта, содержащее источник света, двухлучевой интерферометр. содержащий светоделитель, спгический блок, ,. выполненный общим для двух jyMCii пнтер- ферометра и предназначаемый для кпеп- ления с объектом, два концевых огра/кагеля, установленных перпеидикуляно .пучам ;,i)ixo- ДЯП1ИМ из оптического блока, пргл-миьги Г).:-;к,

0

установленный на выходе интерферометра, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено двумя фотоприемниками, установленными по одному в каждом плече интерферометра, выходы которых связаны с входом приемного блока, а оптический блок выполнен в виде набора жестко скрепленных между собой нечетного числа идентичных оптических прозрачных ромбических призм, расположенных радиаль- но относительно оси симметрии, совпадающей с осью вращения объекта, фасками на ребрах, обращенных в сторону светоделителя, с нанесенным на них зеркальным покрытием, а фотоприемники установлены так, что их чувствительные площадки расположены в зоне облучения лучами света, отраженными от зеркальных фасок.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что приемный блок содержит двухплощадоч- ный фотоприемник, три усилителя, три формирователя, два счетчика, инвертор, сумматор, дешифратор, блок индикации, причем выходы двухплощадочного фотоприемника евизаны с входами первого .и второго усили.

5

0

телей, вход третьего усилителя связан с выходами фотоприемников, установленных в плечах интерферометра, выходы усилителей связаны с входами формирователей, выходы первого и второго формирователей связа- пы с первыми входами соответственно первого и второго счетчиков, выход третьего формирователя связан с вторым входом второго счетчика и через инвертор - с вторым входом пе|)вог(: С ютчика, выходы счетчиков связаны с входом сумматора, выход которого связан с входом .имшфратора, выход дешифратора связан с входом блока индикации, выход т-гс) разряд,; ш рвого счетчика связан с вторым входом iiioporo счетчика ii через инвертор - с BTOjii.iM входом первого счетчика, де ill - разряда первого счетчика, заполняемы; i;pii повороте оптического блока от iio.u Kcu:iH, соответствующего попаданию отраячгнпо - от зеркальной фаски света на один и; фоюприемников, расположенных в плечах интерферометра, до положения, соответствхющего полному смещ.е- нию пучка света с зеркальной фаски на рабочую грань призмы.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть применено для измерения угла поворота объекта в одной плоскости. Цель изобретения - повышение точности измерения. Пучок света от когерентного источника 1 разделяется светоделителем 2 на два пучка, каждый из которых проходит через оптический блок, скрепленный с объектом, попадает на концевой отражатель 4 (или 5), отражается в обратном направлении и образует на выходе светоделителя 2 интерференционную картину. При вращении оптического блока 3 длина пути лучей в одном плече интерферометра увеличивается, а в другом плече уменьшается, при этом интерференционные полосы перемещаются, пересекая фотоприемник приемного блока 6 и образуя на его выходе последовательность электрических импульсов. Подсчет числа импульсов, пропорционального углу поворота объекта, осуществляется с выхода одной из площадок фотоприемника. При пересечении части пучка света, вырезаемой апертурой площадки фотоприемника, гранью призмы оптического блока 3 подключается другая площадка фотоприемника, апертура которой сдвинута относительно первой по окружности в направлении вращения оптического блока 3. При смещении пучка с грани призмы вновь подключается первая площадка фотоприемника. Управление переключением каналов приемного блока 6 осуществляется с помощью фотоприемников 7 и 8, расположенных в плечах интерферометра таким образом, что при пересечении пучков света гранями призм оптического блока лучи, отраженные от зеркальных фасок, попадают на один из фотоприемников. 1 3. п. ф-лы, 3 ил. g (Л

ц1 feqfЦ|

К