Устройство для определения угла наклона объекта Советский патент 1988 года по МПК G01C9/06 

(Рив f

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть использовано при определении траектории перемещения движущегося объекта.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, разрез; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - принципиальная схема блока измерения.

Устройство содержит светонепроницаемый корпус, в которрм установлен диск 1, закрепленный на оси 2 враще- НИН, жестко соединенной с корпусом. На диске 1 нанесена кольцевая дорожка 3, коэффициент пропускания которой имеет линейную зависимость от угла поворота диска и изменяется от О до 1 в диапазоне измерения углов 0- ЗбО. Дорожка 4 имеет постоянный коэффициент пропускания, равный I. Устройство содержит также источник 5 излучения, коллимирующую оптику 6, светоделительный элемент - полупрозрачное зеркало 7, фокусирующзпо оптику 8 отклоняющий элемент - поворотное зеркало 9 и фотоприемники 10 и 11. Источник 5 излучения и фотоприемники 10 и 11 жестко связаны с корпусом. Дорожки 3 и 4 образуют фильтр. Фотопри- емник 10 расположен напротив дорожки 4, имеющей постоянный коэффициент пропускания, а фотоприемник 11 - на- против кольцевой дорожки 3, где коэффициент пропускания является переменной величиной.

Выходы фотоприемников связаны с входом электронного блока 12 измере- ния.

Полупрозрачное 7 и поворотное 9 зеркала расположены так, что одна половина излучения от источника 5 попадает на фотоприемник 10, а другая половина - на фотоприемник 11.

На участке, диаметрально противоположном началу кольцевой дорожки 3, где коэффициент пропускания равен 1, закреплен груз 13. Маятник - диск 1- закреплен на оси 2- посредством гаек 14, между которыми по обе стороны от диска установлены эластичные кольца- прокладки 15.

Электронный блок 12 измерения со- держит источник 16 стабильного напряжения, включенный в одну диагональ резисторно-фотодиодного моста, образованного резисторами 17 и 18 и фотоприемниками 10 и II. В другую диагональ моста включен микровольтмётр 19 Выводы 20 и 21 служат для подключения внешнего регистрирующего устройства.

Устройство работает следующим образом.

Так как диск 1 установлен на оси 2 вращения, то для того, чтобы половина светового потока источника 5 излучения проходила через начало кольцевой дорожки, где коэффициент пропускания равен 1, необходимо, чтобы, на фотодиоды 10 и II проходил одинаковый по мощности световой сигнал. Однако из-за разброса параметров фотодиодов через плечи резистор- нй-фотодиодного моста может протекать разный ток, поэтому потенцио- метррм 17 балансируют резисторно-фо- тодиодный мост так, чтобы показание микровольтметра 19 было равно О, что соответствует углу отклонения контролируемого объекта от линии горизонта, равному 0°.

При отклонении контролируемого объекта на некоторый угол на соответствующий угол поворачивается диск 1 При этом изменяется световая мощность, приходящая на фотодиод II, так как коэффициент пропускания кольцевой дорожки уменьшается, что приводит к разбалансу резисторно-фотодиодного моста: через плечо фотодиод - резистор течет меньший ток и на резисторе уменьшается падение напряжения. При этом микровольтметр 19 noKia зывает угол отклонения устройства от линии горизонта.

При разбалансировке резисторно- фотодиодного моста в случае замены фотэдиодов 10 и 11 или при работе угломерного устройства в изменяющихся климатических условиях перед началом измерений потенциометром 17 баланси- руют резисторно-фотодиодный мост.

Применение маятника, выполненного в виде установленного с возможностью углового поворота диска, на торцовой поверхности которого нанесены две кольцевые дорожки, обеспечив.ает возможность измерения угла поворота диска в диапазоне 1180° с точностью измерения до 30 за счет фокусирования светового пучка в точку на торцовой поверхности диска, причем диаметр точки не превышает 0,2 мм при наружном диаметре диска равном 80 мм.

Устройство является бесконтактным, что обеспечивает его надежность, долговечность и достоверность измерений.

Наличие оптической и электронной схем обеспечивает возможность непре- .рывной регистрации информации по углу поворота, что в совокупности с лазерным устройством дает возможность одновременно с измерением дальности производить измерение угла, т.е. по лучить полную информацию о движущем- ся в пространстве объекте.

Формула изобретения

Устройство для определения угла наклона объекта, содержащее маятник, шарнирно закрепленный в светонепроницаемом корпусе, источник света, фильтр, фотоприемник и блок измерения, отличающе-еся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, источник света и фотоприемник жестко закреплены на корпусе, маятник расположен между ними и выполнен в виде диска со смещенным центром тяжести, на котором закреплен фильтр, выполненный в виде двух концентрических колец, оптическая плотность одного из которых постоянна, а оптическая плотность другого равномерно изменяется по его периметру, одно из колец расположено на оптической оси фотоприемника, а другое - на оптической оси дополнительно введенного фотоприемника, оптически сопряженного с источником света через введенные све тоделительный и отклоняющий оптические элементы.

Изобретение предназначено для измерения углов наклона и может использоваться в условиях динамических нагрузок и изменяющихся параметров среды. Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений. Диск 1 установлен на оси 2 и выполняет функцию маятника за счет закрепленного на нем груза 13. На f(nc.Ke 1 закреплен фильтр в виде двух концентрических колец, одно из которых выполнено с постоянной, а другое с переменной оптической плотностью. На непрозрачном корпусе жестко закреплены источник света 5, фотоприемники 10, 11, связанные с блоком измерения 12, и оптические элементы - светоделительный 7 и отклоняющий 9, обеспечивающие оптическую связь источника с фотоприемниками через соответствующие кольца фильтра. 3 ил. S СЛ

Вид А

Фиа. 2

Фиг.З