ФОЮЭДБКТРМЧЕеКОЕ АВТОКОЛЛЙМАЦИОНМОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ОЕРЕЛ^ЕЩЕНИИ Советский патент 1969 года по МПК G02B27/30 G01B11/26 G01C1/06 

1Изобретение относится к области «штикоэлектронвых датчиков угла и, в частности, к оптико-элект} он«ым автокодлимационным утлоизмерительным устройспвам.

Известны автоколлимационные оптико-электронные датчики угла с недодвижными анализирующими элементами - к-одовой маской, расаоложенной в фокальной плоскости объектива. Но в этих устройствах наблюдаются сложность равномерной засветки задающей щели большой длины, наличие большого количества анализирующих элементов и сложность технологии изготовления и контроля кодовых масок.

С целью упрощения конструкции фотоэлектрического автоколлимационного углонзмерительяого устройства при сохранении высокой точности измерений его работа строится на использовании «нониусного способа анализа положения автокодлимацио-шюго изображения задающей шкалы. При этом исключается механическое перемещение узлов прибора, а также не предъявляются жесткие требования к равномерности засветки штрихов задающей щкалы.

На анализирующей щкаде выше или ниже ее штрихов выиолнено арозрачное окно-диафрагма, рабочая щирина которой равна расстоянию между крайними штрихами задаю ей щкалы и .я которой размещен дополнительный чувствительный элемент; на него проектируется автоколлилзационное изображение задающей щкалы. Каждый из щтрихов задающей щкалы соединен световодом со своим отдельным 1тсточником света.

На чертеже показана схема предлагаемого прибора.

Устройство состоит из следующих элементов а блоков: объектива 1, специального оптического блока, установленного в -фокальной плоскости объектива и включающего в себя сетку 2 с приклеенными к ней призмой 3 и блоком световодов 4, светодиодов 5, нодсвечивающих торцы световодов, цилиндрической линзы 6, фокусирующей окно трубого отсчета в плоскость катода фотоэлектронного умножителя (фотоэлемента) 7, цилиндрической линзы S, фокусируюцей изображение нониусной щкалы в плоскость катода фотоэлектронного умножителя (фотоэлемента) 9.

Далее схема преобразователя информации включает в себя электронные усилители 10 и 12, служащие для усиления электрических

сигналов, полученных с фотоэлектронных умножителей, формирователи 12 и 13 электрических импульсов определенной формы и длительности, блок преобразоБання информац)1и 14 дл.ч выдачи информации в регистрирующее

тор импульсов 15 в блок }6 для повременного род/гчига светодиодов.

Оптический блок представляет собой сетку г дБУми шкалам-н: S - задающей и Д -нояиусьюй и окном грубого озхчета Г.

Задающая шгс-ала 5 состоит нз двадцати одного псизранаого штриха, углозое расстакнис между которыми равно с. Прозрачные штрихи задающей шкалы поочередно подсвеч ;заются через световоды - полупроводниковы ми излучателями света 5 (свстодйодами).

Автоколлиматор строится по типу «автоколлиматора Аббе, и автоколлимациониое изображение задающей шкалы В лереклывает по высоте нониусную Л н окно грубого отсчета Г..Это окно по-длике равно 20 и, т. е. шкале В.

Нониусная шкала наносится по всей длине сетки и равна 60-65 с. Каждое деление 6 нениусной шкалы равно;

,119

.

2020

При работе двадцать штрихов задаюшей шкалы В поочередно подсвечиваются через световоды 4 светодиодами 5. Последовательное .включение светоднодов 5 обеспечивается блоком 16 поджига. Автоколлимационное изображение шкалы В попадает на иолиусную шкалу Д -и окнохрубого отсчета Г.

В зависимости от положения автоколлимацнонного изображения задающей шкалы количество световых сигналов, поступающих на фотоэлектронны умножитель 9, будет изменяться.

Длина и расположение шкалы В, высота ее штрихов выбираются такими, чтобы ее автоколлимационное изображедие, полученное от зеркала Е, по высоте перекрывало «ониусную шкалу Д и окно грубого отсчета Г.

При поворотах зеркала вокруг вертикальной оси (шкалы лрибора в этом случае расположены горизонтально) автоколлимационное изображение задающей шкалы перемещается в горизонтальном направлении вдоль шкал Д к В КЗ. величину:

,-ЬД&

где txi - грубый отсчет, точность .которого -.равна дискретности новиуеной шкалы Ь, АЬ-точньш отсчет, дискретность которо-го равна ,

N -вомер последнего айа ймого штриха аддающей шкалы.

УГОЛ цоворота зеркала и ведкч а лввейногр, цереь1ещевия зшбщаллимациовйога иабёражения вдоль отсчетных шкал -евязан;, следующей з-авнеимостью:

АЬ

1

а гг Я14-Ая -1- 4.2/. 2/

I. Получение грубого отсчета.

Окно грубого отсчета { :poJj) на к( прозраннол ф.он.е) раино задающем; . т. е. расстоянию между центрамi; ее . штрихов. Уровень ср.аба1Ыг а) yv,н,/1-;1Г е.П5.1 7 подбирается та.кззк. обратил;, что сра6й;ъш1 кие ioieeT место в случае, коглз Kpas; окна / перекрывают ке более / Ш1-финЬ штриха. Едйяствениое положеиие азток Улли-..иион-Н ;го изображекня. при котород ка ..;|; снт попадают импульсы от всех (-i 2) () ДОБ, является нулеБЫ.м. При сдвиге автоколлимацйонного изображения вправо в нсличпн-; меньше с на фотоэлемент / попадает и -А-4-1 сигналов, следспотельыо. прг, сдвиге изображения ща величину больш; а, но менее 2tt, число Импудьсов к

ui : (Л Ч-1 - «.) /7 - (Л - Л -г 1) - о - /..

При сдвиге изображения на величину больше 2сг, но меньше За может вдеть место два случая:

1.при Л4 - 5, .(A -At)

2.при , -3, я 4, aj -(Л - 1 -

-/г)-в-12

При любём сдвиге изображения имеют место формулы:

aij:.b{N - п)при

aj. b(N -4- 1 - re) при Л ( и

где Л --номер последнего значимого штриха задающей шкалы,

NI-номер совместившегося штриха задающей шкалы.

Рабочая формула выбирается схемой логики в зависимости -от соотношения Л , и п.

Знак угла поворота определяется rio иомеру крайнего штриха задающей шкалы, импульс от которого попадает на фотоэлемент 7.

Таким образом, канал грубого отсчета указывает знак угла поворота и целое-число еди1НИЦ измерения - делений нониусной шкалы. содержащ11хся в измеряемом линейном сдв.иге автокодлимациойного изображения задающей шкалы относительно ее нулеваго ноло.ження.

Для частного случая врн если Л л, To etj -b :3Q-п):

если NI П, TO:Qfei5 i-fr-(.2i-П)

и величива угйовегс сдвйга ири

.-л);

.

J

а, .

П) ври

IL йоду.чевйб: ве«в€йРв отечета.

66

йр живефйже sfefjiKftffa so чаеювей

п| @йеходн-т еаэйг автоколлимаш1(Шйого -изо

б-рга жет- «::1а1ево. Вследствие то:го, что расстояго изобр&ження отлкпш с-г расстояняк между

штрихами HOHiiVCKCMi шкалы на величину

- Л+1,

о пр;- гдштрс aBTOKQ.ijiHMaitn.oKHoro язооралсении эту величину пр иг:ходнт 1шслед-е| ателоН(Л; с авмещские лвток1).г.ттацыопного и::;о6;)аженик со iijTpHxa,iii нониусной fUKrj.ijvi, и штриха ала,1ош.ей ;якалы. изображениекоторого совпало со штрихом ноннуспой шкалы н (Юпз.чо iia фотоэлемент 9, определж т ве-тичину сдвига.

При сдвиге изображения вправо велйчШ1а, сдвига внутри делений вонпусиой шкалы может Оьпь определена по формуле:

л Л,- Д,, Т / Л - --

2/ 2/ ,(Л4-1) для случая 20 делений задающей шкалы - iTC) формуле:

J

-«

т. е.

2i

При сдвнге изображения влево

Да.-., 2/Л+1

ДЛЯ случая 20 делений задающе шкалы:

21 -Л,-

Ая гп2/

21

Выбор рабочей формулы в зависимости ет направления разворота контрольного элемеязга прои:з8рдится схемой логйки пО ноиеру j:paitHero штриха ( или последний) залагощеи Л1Шейки в окне трубаго отсчета.

5 1. Фсгго:,.пекгр-;-и ское : ycTi)oiicTBo для .

скую vHLlTvMV. П фОКаЛ -;НОи . П.;;: :ЬОСГР .isCf.-TiiEa i-:yi:op(.)i размеи ены задлюихй.я и H-ir знрумзгцзя ;икалы с проурачиыхп su-pi Ai;,:;-:, и также фото&лектр)ческун1 систехт с ч стЬ;.тельным элементом, на xoropbin прг ектир : ся автоколлил аинон;1ое изображуHHf lUKa.j j; йнализирующи блоком ка выходе, О лича; щесс: тем. что. с целььэ упрощения ко.чстр -кцни устройства нрк со.:ранен11И БЫСОК;;;; тсЧности измерений, ,про:-.рачль е штралч) не аналкзкруюшен шкале расположены в ноннуской последо вателькости по отношению к штрихам -на задающей шкале, подсвечиваемььм лоочередво с полюшьго комл гтнрующего приспособления, подключенного к авализирующему блоку.

2.Устройство по п. I. от.гичиюшсеся тел5, что на ана тизирующей шкале выше нл ниже

ее штрихов выполнено прозрачное окло-диафрагма, рабочая которой равна расстоянию между крайними штрихами задающей шкалы и за которой размещен допапнительный чувствитьзьный эле.менг, ла которыГ; проекткрЗется автоколлимацкоклое азображен е задагошей шкалы.

3.Устройство по пл. I и 2, отличающееся тем, что каждые из штрихов задающей шкалы

саэезлнен световодом ее своим отдельным источнйко еаета.

- :: jo - .

. , --. -2

/. IliliMjiijIJiJifg