Датчик перемещений Советский патент 1988 года по МПК G01B11/02 

СП

с

J

o --1

чяЛ.

О

ко

Изобретение относится к измерительной технике, в частностк к оп- TOBonoKOHHbw датчикам. Целью изобретения является расширенно диапазона контролируемых перемещений и увеличение точности измерений. Она дости

1/42

fnoTCH уполичеиисм уропия оптического сигнала, поступающего от объекта. Излучатель 16 с помощью светоделителя 10 и объектива 11 равномерно возбуждает световоды 5, которые объединены в группы 6,7,8,9, смещенные друг относительно друга на Т/4. Отдельные световоды в группах также сдвинуты относительно друг друга на Т. Свет, пройдя световоды, отражается от отражателя 1, связанного с объектом. При перемещении объекта 4 фокальная плоскость линзы 3 последовательно пересекает торцы световодов. По мере приближения фокальной плоскости линзы 3 к торцу световода доля све1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к оптовопо- коиным датчикам, и может быть использовано в качестве концевого сит нали- затора и датчика перемещений в робото техн1гке.

Цель изобретения - расширение диапазона контролируемых перемещений и. увеличение точности измерений путем увеличения уропня оптического сигнала, поступающего от объекта перемещений.

На чертеже изображена схема датчика перемещений.

Датчик содержит отражатель 1, выполненный в виде последовательно расположенных триппель-призмы 2 и линзы 3, механически связанных с объектом 4 перемещений. Волоконные свето- воды 5 объединены в группы 6-9, тор- lyj световодов которьгх оптически сопряжены светоделителем 10 и -объективом 11 соответственно с фотоприемниками 12-15. Излучатель 16 объективом 11 и светоделителем 10 оптически связан со световодами 5. В каждой группе 6-9 торцы волоконных световодов 5, лежащие против отражателя 1, сдвинуты с постоянным шагом Т один относи- тельно другого вдоль опт1гческой оси. Груптт. 6-9 на тех х:- концах имеют сппиг ма Т/4 одна относительно другой.

9

товой эмергш, позвращающейся по нему к объективу 1 1, увеличипаето.я, достигая максимума в момент совпадения фокальной плоскости с торцом световода. На фотоприемниках, которые связаны каждый со своей группой световодов, возникают сигналы с пространственным периодом Т и сдвинутые относительно друг друга на Т/4. Наличие таких сигналов позволяет, используя известные съемы интерполяторов,добиться увеличения точности до Т/4, Т/8. Увеличение числа волокон в группах приводит к увеличению диапазона измерений в п раз, где п - число волокон в группе. 1 ил.

Устройство работает следующим образом.

Излучатель 16 с помощью объектива 11 равномерно возбуждает световоды 5. Сеет распространяется по световодам 5, достигает их концов и выводится. Лкиза 3 формирует изображение торцов световодов 5 сначала в ходе лучей от концов световодов 5, а затем в ходе отраженных триппель- призмой 2 лучей. При этом, если фокальная плоскость линзы 3 не совпадает ни с одним из торцов световодов 5 световая знергия практически рассеивается, не попадая в световоды 5.При перемещении объекта 4 фокальная плоскость линзы 3 наплывает на концы световодов 5, последовательно пересекая их. торцы. По мере приближения фокальной плоскости линзы 3 к торцу световода 5 доля световой энергии, возвращакядейся по нему к объективу 11 увеличивается, достигая максимума в момент совпадения фокальной плоскости с торцом. В этот момент изображение торца световода 5 совпадает с самим торцом и большая часть энергии, излученная световодом, возвращается обратно. Так как волоконные световоды группы 6-9 оптически сопряжены с фотоприемниками 12-15 соотпетствен- но, при перемещении объекта 4 на

топриемниках возникают сигналы с пространственным периодом Т и сдвинутые один относительно другого на Т/4.

Наличие таких сигналов позволяет сформировать квадратурные сигналы

(т.е. сдвинутые по фазе на П/2), включив фотоприемники попарно через один, т.е. 12 с 14 и 13 с 15 по балансной схеме.

Шаг Т в группах выбирается в зависимости от требуемой точности измерений. Лпя получения квазисинусоидального сигната он выбирается в пределах от 1 до 5 диаметров световодов. В этом случае при обработке сигналов легко реализуется формирование 4,8,а при использовании интерполяторов и большего числа :четных импульсов на периоде Т, т.е. разрешение датчика достигает Т/4, Т/8 и менее.

Расширение диапазона измерений достигается за счет сг.вига с шагом Т концов световодов в группах из N волокон. При этом диапазон измерения становится равным Т N.

27169

Формула изобретения

Датчик перемещений, содержапргА последовательно расположенные излучатель, волоконные световоды и фотоприемник, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона контролируемых перемещений и увеличения точности измерений, он снабжен отражателем, состоящим из трип- пель-призмы и объектива, оптически связанньи со световодами и предназначенным для связи с объектом, дополнительными фотоприемниками и последовательно расположенными светоделитег

to

15

лем, и объективом, оптически связон- ным с другими концами световодов, объединенных в группы, число которых равно числу фотоприемников и которые смещены иа конце, обращенном к отражателю, друг относительно друга на расстояние Т/4 вдоль оптической оси отражателя, а световоды в группах смещены относительно друг друга на расстояние Т в том же направлении, каддый фотоприемник оптически связан с соответствукщей группой световодов через светоделитель и объектив.