ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1974 года по МПК G01B11/02 G01B21/02 

I

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к бесконтактным фотоэлбктрическИМ устройствам для измерения линейных раэмеров объектов.

Известны фотоэлектрические измерительные устройства, содержащие осветитель и фотапреобразователь, жестко скрепленные между собой и установленные .под углом один к другому, привод поступательного перемещения вдоль биссектрисы этого угла, .измеритель линейного перемещения осветителя « фотопреобразователя, усилитель фототока и электронный -блок, определяющий момент экстремального значения фототока.

Однако при контроле линейных размеров объектов с низкой отражающей способностью, например шлифовальных кругов, возникает ошибка в определении момента экстремальной освещенности, что приводит к несвоевременно.му считыв.анию показаний измерителя лин-ейных перемещений и ошибке в линейных размерах контролируемого объекта.

-В предлагаемом устройстве для повышения точности измерения объектов с низкой отражающей способностью усилитель фототока выполнен нелинейным и снабжен блоком регулирования коэффициента усиления в зависимости от выходных параметров фотопреобразователя. Кроме того, блок регулирования коэффициента усиления выполнен в виде

цепей отрицательной обратной связи, нелинейного элемента и дополнительного линейного усилителя, вход которого включен параллель.но ВХО.ДУ нелинейного усилителя, а выход соединен с нелинейным элементо.м.

На чертеже изображена схема фотоэлектрического измерительного устройства.

Фотоэлектрическое устройство содержит осветитель I и фотопреобразов-атель 1, закреплен1ные на траверсе 3, установленной с возможностью поступательного перемещения. Направляющими траверсы 5 служат плоские пружины 4, для перемещения траверсы предусмотрен винт 5, а для отсчета величины перемещения - измеритель 6 линейных перемещений. Угол .между оптически.ми осями осветителя и фотопреобразователя составляет 2 а, биссектриса этого угла совпадает с направлением перемещения траверсы 5 по направляющим. Осветитель и фотопреобразователь сфокусиров.аны на точку Л, лежащую на пересечении их оптических осей.

Фотопреобразователь 2 соединен со входом усилителя 7 фототока, снабженного цепью 8 обратной связи. С этой цепью соединен блок 9 регулирования величины коэффициента усиления, позволяющий изменять глубину обратной связи. Для управления величиной коэффциента усиления устройство снабжено

дополнительным линейным усилителем 10,

вход которого Включен параллельно входу нелинейного усилителя 7 фототока, а выход соединен с нелинейным элементом.

Устройство снабжено блоком .11 диффер енцирования выходного сигнала и узлом 12 управления, позволяющими определить момент, соответствующий экстремальной (максимальной) освещенности.

Фотоэлектрическое измерительное устройство работает следующим образом.

М еханидеокую часть устройства устанавливают «ад контролируемым объектом так, чтобы наяравление леремещания траверсы 3 совпадало с нормалью к контролируемой поверхности, а точка А пересечения оптических осей осветителя 1 и фотопреобразователя 2 находилась выще поверхности .контролируемого объекта. Вследствие того, что .поверхность контролируемого объекта в этом случае находится не ,в фокусе оптических систем осветителя и фотопреобразователя, освещенное пятно будет больших размеров, а уровень освещенности невелик, что определяет сравнительно небольщую величину фототока. Затем с помощью винта 5 перемещают траверсу 3, приближая ее к поверхности контролируемого объекта, при этом освещенность площадки, а следовательно, и фототок возрастают. В момент, копда точка А .пересечения оптических осей осветителя и фотопреобразователя совпадает с -поверхностью контролируемого объекта, освещенность (и фототок) достигают максимума. Этот момент выделяется блоком // дифференцирования и используется узлом 12 управления для остановки перемещения траверсы 3. Показания измерителя 6 линейных перемещений соответствуют положению поверхности Контролируемого объекта.

При измерении положения объектов, поверхность которых обладает низкими отражающими свойствами, как например поверхность щлифовального круга, сигнал фотопреобразователя оказывается слабым, и .возможно возникновение ощибки. В этом случае точ.ному выделению экстремума способствует нелинейность усилителя 7 фототока. Этот усилитель обеспечивает низкий коэффициент усиления фототока вдали от экстремального значения последнего и значительное оовыщение этого коэффициента при приближении к экстремуму за счет -цепей отрицательной обратной связи, сила которой определяется величиной сопротивления нелинейного элемента, установленного в блоке 9 регулирования величины коэффициента усиления. Величина сопротивления этого элемента уменьщается с

увеличением протекающего через него тока. Нелинейный элемент включен на выход дополнительного линейного усилителя 10; при увеличении фототока через нелинейный элемент протекает больщой ток, и со.противление

последнего, а следовательно и сила обратной .связи, уменьша ются, что приводит к увеличению коэффициента усиления нелинейного усилителя 7. Крутизна фронта сигнала вблизи экстремума увеличивается, что облегчает его

определение последующими звеньями устройства.

Предмет изобретения

1. Фотоэлектр.ическое измерительное устройство, содержащее осветитель и фотопреобразователь, жестко скрепленные между собой и установленные .под углом один к другому, .привод поступательного перемещения вдоль биссектрисы этого угла, измеритель линейного перемещения осветителя и фотопреобразователя, усилитель фототока и электронный блок, определяющий мо.мент э,кстремально.го значения фототока, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения объектов с низкой отражающей способностью, усилитель фототока выполнен нелинейным и снабжен блокам регулирования ..коэф.фидлента. усиления в зависимости от выходных параметров фотопреобразователя.

2. Фотоэлектрическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок регулирования коэффициента усиления выполнен в виде цепей отрицательной обратной связи, нелиней.ного элемента и дополнительного линейного

усилителя, вход которого включен .параллельно входу .нелинейного усилителя, а выхо.д соединен с нелинейным элементом. J. I