Угловой датчик Советский патент 1977 года по МПК G01B11/26 

1

Изобретение относится к области измерительной техники, предназначено для измерения угловых величин и может найти применение в автоматических угломерных устройствах.

Известно устройство угловых измерений, содержащее стеклянный диск, закрепленный на пластине, имеющей вырез, в котором располагается кварцевый вибратор, осветительное приспособление, выполненное в виде лампы накаливания и конденсора, объектива и двух фотоэлементов, поляризатор - анализатор, автоматическое отсчетное приспособление и блок визуального отсчета 1. Недостатком известного устройства является сложность элементов его конструкции, невысокая надежность работы, вызванная наличием большого числа элементов устройства, сложностью их юстировки.

Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности и решаемой задаче является угловой датчик, содержащий блок грубого отсчета и блок точного отсчета, выполненный в виде установленных последовательно источника света, конденсатора, диска с лимбом, проекционной системы и измерительного блока 2.

Недостатком известного датчика является сложность элементов его конструкции и невысокая надежность работы в виду возможности возникновения ошибок отсчета из-за пропуска сигналов.

Для упрощения конструкции и повышения надежности предлагаемый датчик снабжен призмой Дове, установленной в проекционной системе так, что ее отражающая грань наклонена к плоскости лимба на угол

90-X - , где X - цена деления лимба, г -

2/

радиус лимба и / - длина штрихов лимба, а измерительный блок выполнен в виде сканатора изображений линий лимба и установленной за ним пластинки с дорожками многоразрядной кодовой записи точного отсчета и чистой дорожкой фиксации начала отсчета, фотографическая плотность которой меньше плотности кодовых дорожек.

На фиг. 1 приведена схема датчика; на фиг. 2 - его электронная блок-схема.

Датчик содержит блок грубого отсчета (на чертеже не показан) и блок точного отсчета, выполненный в виде источника света 1, и установленных последовательно конденсора 2, диска 3, треугольной призмы 4, линз 5, 6, образующих объектив, призмы Дове 7, объектива 8, пентапризмы 9, объектива 10, сканатора изображений 11, пластинки 12 с многоразрядной кодовой записью, коллектива 13 и фотоумножителя (ФЭУ) 14. На диске 3 имеется лимб 15, Линзы 5, 6 и объектив 8 с призмами Дове 7, пентапризмой 9 и треугольной 4 образуют проекционную систему.

Электронная блок-схема (фиг. 2) содержит две параллельные схемы сравнения 15, 16 и коммутатор 17. Выход фотоумножителя 14 подключен ко входу электронной схемы. Блок точного отсчета имеет 2--штрихов угловой

„ 360 шириной .

Проекционная система совмещает изображение участка лимба с диаметрально противоположным так, чтобы изображение и лимб двигались при вращении в разные стороны, а их центры находились рядом. Поворот призмы Дове 7 вокруг оптической оси вращает изображение лимба вокруг оптической оси. При этом штрихи лимба пересекают под углом щтрихи изображения, вырезая из них часть в форме ромба. Свет, образующий этот ромб, участвует в формировании сигналов на фотоприемнике. Объектив 10 проектирует изображения ромбов на пластинку с дорожками кодовой записи, причем каждый ромб накладывается на свою дорожку. Число дорожек )а пластинке . Из .них одна дорожка чистая, а на остальных записан (на каждой дорожке один разряд) Р - разрядный код Грея.

Плотность светлых полей на кодовых дорожках больше, чем на чистой.

Длина кодовой дорожки I, число щтрихов на лимбе 2- ., радиус (средний) лимба г и угол поворота изображения ф связаны зависимостью

360° , f i-f, что

обеспечивает постоянное присутствие на одной кодовой дорожке светового ромба, целого или разделенного на две части. При повороте

и360°

лимба на угол- т-Р ромоов проходят кодовые дорожки от начала до конца, вызывая 2Р циклов изменений сигнала.

Работает устройство следующим образом:

свет от исгочника 1 проектируется на лимб

диска 3. Проекционная система переносит

изображение штрихов лимба на противоположпый диаметр и разворачивает его. При

этом формируется ряд световых пятен в форме ромба, которые движутся при вращении лимба по радиусам окружности, центр которой находится посредине между центрами

лимба и его изображения. Световые пятна с поверхности лимба объективом 10 переносятся на пластинку 12 с дорожками кодовой записи. Скапатор изображений 11, вращаясь, производит иоследовательное во времени открывание дорожки, сигнал с которой через коллектив 13 иопадает на ФЭУ 14. Электрический сигнал с ФЭУ идет на схемы сравнения 15, 16. Сигнал, считанный с чистой дорожки, проходит через схему сравнения 15

и запускает коммутатор 17. Сигналы с кодовых дорожек поступают на схему 16 и коммутатором 17 направляются в соответствующие выходные каналы.

Формула изобретения

Угловой датчик, содержащий блок грубого отсчета и блок точного отсчета, выполненный в виде установленных Последовательно источника света, конденсора, диска с лимбом, проекционной системы и измерительного блока, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, датчик снабжен призмой Дове, установлеппой в проекционной системе так, что ее отражающая грань наклонена к плоскости

Лимба на угол 90-х, где х - цена деления лимба, R - радиус лимба и / - длина щтрихов лимба, а измерительный блок выполнен в виде сканатора изображений линий лимба и установленной за ним пластинки с дорожками многоразрядной кодовой записи точного отс;ета и чистой дорожкой фиксации начала отсчета, фотографическая плотность которой меньше плотности кодовых дорожек.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Воронцов Л. И. Фотоэлектрические системы контроля линейных величии, Москва, 1965, стр. 140-141.

2.Елисеев С. В. Геодезические инструменты и приборы, Москва, 1973.

/

Cptiz.l