Устройство для измерений перемещений светового пятна Советский патент 1992 года по МПК G01B21/00 

L

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике для определения положения и измерений перемещений светового пятна по двум координатам, в частности связанного с каким-либо исследуемым объектом.

Изобретение может быть использовано для измерения величины перемещений указательного элемента, имеющего сквозное отверстие, например, конца пружины Бур- дона, применяемой в манометрах.

Известны различные устройства для двухкоординатных измерений перемещений светового пятна на основе четырехквад- рантных разрезных фотоприемников. В принципе действия заложено изменение сигналов, снимаемых с каждой чувствительной площадки фотоприемника, которые зависят от величины освещенных площадей каждой площадки, т.е. от положения светового пятна на чувствительной поверхности фотоприемника. Соотношение вышеназванных сигналов однозначно определяет положение пятна на фотоприемнике, а для уменьшения погрешностей от изменения освещенности светового пятна, нестабильности и неидентичности чувствительности площадок фотоприемника строятся различные суммарно-разностные схемы включения и обработки сигналов с чувствительных площадок. .

Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности и достигаемому результату является устройство, построенное по способу измерения смещений светового пятна.

Это устройство состоит из оптической системы, предназначенной для формирования и проецирования светового пятна на чувствительную поверхность четырехквад- рантного фотоприемника.

В этом устройстве предусмотрено увеличение диапазона измерений путем увеличения размера светового пятна, однако устройство производит измерение перемещений светового пятна в пределах пока пят- но находится на поверхности фотоприемника хотя бы частично.

Целью изобретения является расширение диапазона измерений.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее оптическую систему для формирования светового луча и проецирования его пятна на поверхность четырех- квадрантного фотоприемника, снабжено зеркалом, расположенным между оптической системой и фотоприемником для отражения светового луча, выходящего за пределы чувствительной поверхности фотоприемника и вторым четырехквадрантным

фотоприемником, расположенным своей чувствительной поверхностью перпендикулярно отраженному от зеркала световому лучу.

На чертеже приведена оптическая схема устройства.

Устройство состоит из двух четырех- квадрантных фотоприемников 1 и 2, оптической системы 3, которая создает световой

0 поток параллельных лучей и формирует световой луч, падающий под прямым углом на чувствительную поверхность фотоприемника 1 или на зеркало 4. Отраженный от зеркала 4 световой луч падает на второй

5 фотоприемник 2 перпендикулярно к его поверхности.

Формирователем светового луча может служить любой указательный элемент со сквозным отверстием.

0 Последовательность работы устройства следующая. После включения источника излучения (на фигуре не показан) оптической системой 3 создается поток параллельных лучей. После установки формирователя све5 тового луча в оптическую систему, параллельный поток лучей перекрывается формирователем, а через сквозное отверстие в нем формируется и проецируется на фотоприемник 1 световой луч З1.

0 Далее измеряются сигналы со всех четырех квадрантов фотоприемника 1 и по соотношению этих сигналов по известным методам и схемам (1 ...4} вычисляются координаты Дх1 и Ayi центра светового пятна

5 относительно центра фотоприемнйка 1.

При перемещении формирователя светового луча в плоскости перпендикулярной световому лучу перемещается и световой- луч, прошедший отверстие. При дальней0 шем перемещении луча он может выйти за пределы чувствительной поверхности фотоприемника 1. Конструктив ю устройство выполнено так, что в этом случае луч з проектируется на второй фотоприемник 2,

5 отразившись от зеркала 4. Аналогично вышеописанному вычисляются.координаты Д Х2 и Ауа центра светового пятна относительно центра фотоприемника 2. Абсолютные перемещения центра светового луча по

0 осям х и у определяются

Дх Дх2- AXI+ Lxj Ду Дуа-Д уч.

где LX - расстояние в направлении оси X между цен тральными осями световых лучей,

5 выходящих из оптической системы 3 и падающих на центры фотоприемников 1 и 2.

Настройка устройства на различный диапазон измерения перемещения Дх производится изменением расстояния Lx путем

перемещения и фиксации зеркала 4 по оси х.

В качестве источника излучения в оптической системе 1 устройства может быть применен светодиод с ИК-иэлучением (АЛ107Б), а формирование и проецирование светового пятна на фотоприемник может быть осуществлено с помощью планки со сквозным отверстием необходимого диаметра, помещенной между источником излучения и фотоприемником. В качестве фотоприемника может быть использован четырехквадрангный разрезной фотодиод типа ФД-19 КК, включенный в фотодиодном (фоторезистивном) режиме.

Таким образом, заявляемое устройство позволит расширить диапазон измеое,ий перемещений по сравнению с во-мож- им

диапазоном при применении одного фото приемника

Формула изобретения Устройство для измерений перемещений светового пятна, содержащее оптиче ски связанные оптическую системы для формирования светового луча и четырех- квадрантный фотоприемник, отличающееся тем, что, с целью расширения

0 диапазона измерений, оно снабжено зеркалом, расположенным между оптической системой и фотоприемником для отражения светового луча, выходящего за пределы чувствительности фотоприемника, вторым че5 тырехквадрантным фотоприемником, расположенным чувствительной поверхностью перпендикулярно отраженному от зеркала световому

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения величины перемещений указательных элементов, имеющих сквозное отверстие. Цель изобретения - расширение диапазона измерений и повышение точности измерений. Устройство состоит из оптической системы 3, предназначенной для формирования и проецирования светового пятна на первый четырехквадрантный фотоприемник 1 или на второй четырехквадрантный фотоприемник 2 с помощью зеркала 4. Сигналы с каждой площадки фотоприемника (1 и 2) через коммутатор и аналого-цифро- вой преобразователь поступают в цифровую вычислительную машину 7. Соотношение сигналов, снимаемых с каждой площадки фотоприемника (1 и 2), однозначно определяет положение пятна на фотоприемнике. По ранее заложенным формулам в программу ЦВМ вычисляет координаты центра светового пятна относительно центра фотоприемника. 1 ил. fe