Датчик положения линзы Советский патент 1993 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано п устройствах определения местоположения линз, выполненных на основе координатно- чу зствительных фотоприемников (квадран- тоз).

Цель изобретения - повышение точности измерения путем обеспечения постоянства спектра излучения источника света, а также обеспечение возможности применения о качестве источника света когерентных излучателей.

Введение в датчик положения линзы масштабного усилителя, вход которого подключен к выходу сумматора, а выход - к входу опорного сигнала АЦП, позволяет вы- суммарный сигнал с координатно- чузствительного фотопрмемника (максимально ожидаемый по амплитуде при контроле линзы) усилить до максимально

допустимой величины опорного сигнала применяемого типа АЦП. Этим самым получить опорный сигнал, который будет изменяться во время работы (только в сторону уменьшения), из-за различной светоотражающей (светопропускающей) способности контролируемых линз, синхронно и в одинаковом соотношении с выходным сигналом дифференциального усилителя, поступающим на аналоговый вход АЦП.

При этом показания АЦП в цифровом виде изменяться не будут, так как соотношение цены младшего значащего разряда (МЗР) и опорного напряжения останется постоянным.

Таким образом, не изменял яркости излучения источника света, получена возможность стабилизировать показания датчика положения линзы при изменении отражающей -(пропускающей) способности

00

со

VJ «

сл

контролируемых линз, тем самым избежать изменения спектра источника света, а значит повысить точность измерения, а также обеспечить возможность применения в качестве источника когерентных излучателей, у которых мощность излучения не регулируется.

На чертеже показан датчик положения контролируемой линзы 1, содержащий оптически связанные источник 2 света, оптическую систему 3, координэтно- чувствительный фотоприемник 4, выходы которого подключены к соответствующим входам сумматора 5 и дифференциального усилителя 6, выход последнего подключен к аналоговому входу АЦП 7. а также масштабный усилитель 8, вход которого подключен к выходу сумматора 5, а выход - к входу опорного сигнала АЦП 7. В качестве источника 2 света может быть использован когерентный излучатель (лазер),

Принцип работы датчика положения линзы заключается в следующем;

Луч света источника 2 через оптическую систему 3 падает на контролируемую линзу 1. отражаясь от которой (проходя сквозь которую) опять попадает в оптическую систему 3, с помощью которой на кооодинат- но-чувствительном фото прием пике 4 формируется световое пятно нужной формы, местоположение которого на фотоприемнике 4 определяет положение (децентричность, угол отклонения, положение по высоте) контролируемой линзы 1, Фотоэлектрические сигналы с выходов ко- ординатно-чувствительного фотоприемника 4 поступают на соответствующие входы сумматора 5, а также на соответствующие входы дифференциального усилителя 6, С помощью сумматора 5 вычисляется суммарный сигнал со всех выходов фотоприемника А, который не изменяется при перемещении светового пятна по фотоприемнику 4, однако изменяется, причем синхронно и в одинаковой степени, с изменением светоотражающей (светопропускающей) способности контролирумых линз 1.

С помощью дифференциального усилителя 6 определяется в аналоговом виде разностный сигнал между каждой из частей (полукбординат) координатно-чувствигель- ного фотоприемника 4, который несет в себе информацию о местоположении светового пятна на последнем, которая в свою очередь определяет положение контролируемой линзы 1. С выхода дифференциального усилителя б разностный сигнал поступает на аналоговый вход АЦП 7, где он преобразуется в цифровой код числа, которое дает количественную оценку местоположения

контролируемой линзы 1. С выхода сумматора 5 сигнал поступает на вход масштабного усилителя 8, где он при максимапьно ожидаемой величине на входе, а это наступает, когда контролируемая линза 1 имеет максимальный коэффициент отражения (пропускания) света, усиливается до максимально допустимой величины опорного сигнала конкретного (выбранного) типа АЦП 7.

Этим формируется опорный сигнал, который и подается на соответствующий вход АЦП 7. Но теперь этот сигнал во время работы изменяется (только в сторону уменьшения) из-за различной отражающей

5 (пропускающей) способности контролируемых линз 1 синхронно и а одинаковом соотношении с в.ыходным сигналом дифференциального усилителя б, поступающим на аналоговый вход АЦП 7. При таком

0 изменении сигналов на обоих входах АЦП 7, на его выходе информация в цифровом виде изменяться не оудет, та как соотношение цены по амплитуде младшего значащего разряда (МЭР) (а тем более старших разря5 дов) и опорного напряжения АЦП 7 останется постоянным. Эта информация будет изменяться лишь при изменении сигнала на аналоговом входе АЦП 7 и неизменной амп-- литуде на входе опорного сигнала, а зто

0 имеет место только при перемещении све- дового пятна по координатно-чувствитель- ному фотоприемнику 4, которое количественно и определяет положение контролируемой детали 1.

5 Таким образом, при неизменной яркости (а значит и спектре излучения) источника 2 света показания датчика положения линзы 1 при изменении их отражающей (пропускающей) способности стабилизированы, тем

0 самым исключено появление на фотоприемнике 4 интерференционных полос, который возникали в прототипе из-за дифракции при изменении спектра излучения источника 2 света и вносили искажения формы светово5 го пятна, что понижало точность измерения. Кроме того, обеспечена возможность применения в качестве источника 2 света когерентных излучателей, у которых мощность излучения из-за особенностей устройства

0 не регулируется. Это улучшает качественно характеристики датчика перемещения линзы и расширяет его функциональные возможности.

Использование предлагаемого датчика

5 позволяет по сравнению с прототипом повысить точность измерения, а также применить в качестве источника света когерентный излучатель (лазер), что существенно расширяет возможности его применения.

Формула изобретения .1, Датчик положения линзы, содержащий оптически связанные источник света, этическую систему и координатно-чувст- вительный фотоприемник, сумматор, дифференциальный усилитель и аналого- цифровой преобразователь, выходы фото- триемника подключены к соответствующим зходам сумматора и дифференциального усилителя, выход последнего подключен к

аналоговому входу аналого-цифрового преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен масштабный усилитель, вход которого подключен к выходу сумматора, а выход - к входу опорного сигнала аналого- цифрового преобразователя.

2. Датчик по п. 1,отличающийся тем, что, источник света выполнен в виде когерентного излучателя.