Оптический датчик перемещений объекта Советский патент 1978 года по МПК G01B11/00 

(54) ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, а именно к оптическим датчикам пере мещений объекта. Известен оптический датчик перемещений, объекта (линейных и угловых) , содержащий осветитель, светочувствительный преобразователь и дв светоконтрастные решетки, расположенные между осветителем и светочув ствительным преобразователем друг против друга с зазорся, ОД; ° торых связана с объектом flj. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретени является оптический датчик перемеще ний объекта, содержащий последовательно расположенные осветитель, от ргикатель,закрепляемый на объекте, решетку и светочувствительный преоб разователь 2J . Недостатком известного датчика является низкая чувствительность. С целью повышения чувствительности предлагаемый датчик снабжен призмойс зеркальными боковыми гранями,, расположе.нной между отражателем и реи еткой, приводом для вращения призмы вокруг оси, проходящей .через центр симметрии ее граней, пр рьшателем луча осветителя и синхронизатором, соединенным с приводом и прерывателем. В предлагаемом датчике чувствительность повышается в ю раз, где Ю- коэффициент усиления призмы. На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого датчика. Оптический датчик перемещений /бъекта содержит осветитель 1 с объективом 2, отражатель 3, закрепляемый на объекте 4, призму 5 с приводом б, прерыватель 7, решетку 8, светочувствительный преобразователь 9 и синхронизатор 10. Привод 6 сообщает призме 5 вращение относительно оси, проходящей через центры симметрии оснований призмы 5, причем частота вращения синхронна с прерыванием луча. Решетка 8 помещена за прерывателем 7 перед светочувствительным преобразователем 9. Боковые грани призмы 5 выполнены зеркальными, причем призма 5 установлена так, что отраженный от отражателя 3 луч осветителя 1 падает на его боковую; грань, и, отразившись от нее, проходит через прерыватель 7 и решетку ,8 на светочувствительный преобразоjвaтeль 9. Синхронизатор 10 связан С приводом 6 призмы и прерывателем обеспечивая С1 н:рониэацию частоты прерывания луча осветителя 1 с частотой вращения призмы 5. , Светочувствительный преобразователь 9 может быть выполнен в виде: фотоприемника, содержащего матрицу фотоэлементов, светочувствительные плоскости которых параллельны решетке 8; диффузного экрана с цифрами, расположенного параллельно решетке 8 гсшографической пластинки с объекти вом, устаноалеявой параллельно решетке 6 и тл&апеЛ толстый фотослой, содержащий иэобраасеявя различных цифр, записанных по топографическому метеору под разны 1Ш углг1ми. В качестве.прерывателя 7 исполь зован диск с отверстием, установлен ный в оси вр цеяия так, что при вращении последнего луч осветителя 1 периодически проходит через отверстие диска. При таком ВЕллолнении прерывателя 7 синхронизатором 10 сл жит кинематическая передача от привода б к призме 5 и к диску теля У. Датчик работает следуюощм образом. Осветитель 1 с объектива 2 направляет световой луч на отражатель 3 под углом «С . Отраженный от нее луч попадает на боковую гран призьш 5, которая вращается от привода 6. При этсм отраженный от приз мы 5 луч преобразуется в полосу света г которая проходя через прерыватель 7, преобразуется в пре1ишкстую полосу света (т.е. в растр), та как диск преЕлтателя 7 вращается синхронно с призмой 5. Прерывистая полоса света падает на решетку 8 и вступает с ней в сопряжение. Шаг решетки 8 и частота вращения диска прерьшателя 7 выбрана так, чтобы сопряжение было нониусиьм. Тогда в месте совпадения прозрачного участк ранетки 8 с лучси4 света, последний проходит на. светочувствительный пре образователь 9. Незначительные смещения исследуемого объекта 4 привод к значительному смшкению растра, со(±тоящего из прехшвистой полосы света, идущей от . Последнее приводит к еще большему смещени места совпадения прозрачного участка решетки 3 с лучом света, что, в свою очередь, приводит к освещению другой части светочувствительного преобразователя 9. Следовательно, выходной сигнал датчика пропорционален перемещению исследуемого объе та.. Если преобразователь 9 выполнен в виде фотоприемника, то выходной сигнал электрический. Если преобразователь 9 выполнен в виде диффузного экрана с цифргихи, то выходным сигналом является освещенная цифра экрана, указывающая перемещения объекта. Такое преобразование удобно для визуальной фиксации величины перемещения исследуемог;о объекта. При выполнении светочувствительного преобразователи 9 в виде голографической пластинки с записанными под разными углами различньми цифрами, последняя при перемещении исследуемого объекта 4 освещается под разнсми углами. Следовательно, восстанавливается голографическое изображение различных цифр, соответств)- , щих величине перемещения исследуемого объекта 4. При этом размеры преобразователя могут быть существенно уменьшены. Кроме того, в качестве прерывателя 7 может быть использован электронный ключ {выкJaoчaтeль) , периодически отключакщий осветитель I. Область применения датчика может быть расишрена, если привод 6 призкш 5 осуществлять от движущегося объекта, а работу прерывателя 7 осуществлять с постоянной частотой. В этом случае датчик измеряет скорость движения объекта. Формула изобретения (Этический датчик перемещений объекта, содержащий последовательно расположенные осветитель, отражатель, закрепляекшй на объекте, решетку и светочувствительный преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, ,он снабжен призмой с зеркальными бо KOBEAos гранями, расположенной между отражателем и решеткой, пpивoдo t для вращения призмы вокруг оси, проходящей через .центр симметрии ее граней, пре{Я2вателем луча осветителя и синхронизатором, соединенным с приводом и прерывателем. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1.Мироне)4ко А.В. Фотоэлектрические измерительные системы, М., Энергия, с. 22-24, рис.1-5, 1967. 2.Воронцев Л.Н. Фотоэлектрические системы контроля линейных величин , М., Машиностроение , с. 69-71, 1965.

-. «Л

2Н