Фотоэлектрический автоколлимационный датчик крена Советский патент 1978 года по МПК G01C9/02 G02B27/30 

1

Изобретение относится к оптико-механической промышленности и может быть использовано при измерении оптическим способом угла поворота одного объекта относительно другого.

Известны устройства для измерения углов поворота визуальным способом, содержащие автоколлиматор, установленный на одном объекте, и специальный уголковый отражатель, один из трех двугранных углов которого отличен от прямого, закрепленный на втором объекте 1.

Однако точность аналогичных устройств при визуальном методе измерения на порядок ниже, чем точность при фотоэлектрическом методе измерения.

Известны также датчики углов поворота, содержащие источник излучения, конденсор, марку, расположенную в фокальной плоскости объектива, светоделитель, установленный на объекте отражатель в виде прямоугольной триппель-призмы, у которой один из трех двугранных углов отличен от прямого, диафрагму, выполненную в виде щели, образованной двумя концентрическими полуокружностями, фотоприемное устройство, соединенное через усилитель и вычислитель с индикатором угла крена 2.

В таких датчиках крена используется только одно автоколлимационное изображение марки, а второе для обеспечения работы датчика гасится, но вследствие этого ухудшается точность работы датчика.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Для этого в датчике крена вычислитель выполнен в виде вычитающего устройства, фотоприемное устройство выполнено четырехплощадочным, а выходы его диаметрально противоположных площадок попарно соединены и через усилители подключены к входам вычитающего устройства, выход которого соединен с индикатором угла крена.

На фиг. 1 изобрал ена функциональная схема предлагаемого датчика крена; на фиг. 2 - расположение автоколлимационных пятен в плоскости установки площадок фотоприемного устройства; на фиг. 3 - выходная характеристика датчика крена.

Фотоэлектрический автоколлимационный датчик крена состоит из излучателя 1, конденсора 2, марки 3, установленной в фокальной плоскости объектива 4, светоделителя 5. На объекте 6 закреплена триппельпризма 7, один из трех двугранных углов которой отличен от прямого. В фокальной нлоскости объектива 4 размещаются площадки четырехканального фотоприемного устройства 8 (например, четырехплощадочный фотодиод), выводы диаметрально противоположных площадок которого попарно соединены и через усилители 9 и 10 подключены к входам вычитающего устройства 11, выход которого соединен с иидикатором 12 угла крена.

Фотоэлектрический автоколлимациониый датчик крена работает следующим образом.

Световой поток излучателя 1 через конденсор 2 освещает марку 3, установленную в фокальной плоскости объектива 4, через объектив световой поток засвечивает отражатель 7, отраженный световой поток засвечивает через объектив 4 и светоделитель 5 площадки четырехканального фотоприемного устройства 8, расположенные в фокальной плоскости объектива 4, либо в непосредственной близости от нее. В последнем случае размытость автоколлимационного изображения марки 3 дает некоторое расширение линейной зоны выходной характеристики датчика крена.

Расположение автоколлимационного изобралсения в плоскости установки площадок четырехканального фотоприемного устройства (см. на фиг. 2) зависит от угла взаимного крепа между объективами и не зависит от расстояния между ними.

Сигналы, сформулированные на единой нагрузке для каждой из двух пар диаметрально противоположных площадок фотоприемного устройства 8, сравниваются друг с другом вычитающим устройством 11, а результат сравнения подается на индикатор 12 угла крена.

Таким образом, используя два пятна автоколлимационного изображения марки, можно повысить точность измерения крена по сравнению с известными устройствами.

Кроме того, предлагаемое устройство работоспособно и в том случае, когда два пятна автоколлимационного изображения перекрывают одно другое в плоскости установки чувствительных площадок фотоприемного устройства, что имеет место как в случае работы на больщих дальностях, так в случае работы устройства в широком диапазоне измерения дальности.

Формула изобретения

Фотоэлектрический автоколлимационный датчик крена, содержащий излучатель, конденсор, марку, установленную в фокальной плоскости объектива, светоделитель, отражатель, закрепленный на объекте и выполненный в виде триппель-призмы, у которой один из трех двугранных углов отличен от прямого, фотоприемное устройство, усилитель, вычислитель в виде вычитающего устройства и индикатор угла крена, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, фотоприемное устройство выполнено четырехплощадочным, причем его диаметрально противоположные площадки попарно соединены и каждая пара через отдельный усилитель подключена к входам вычитающего устройства, выход которого соединен с индикатором угла крена.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Попков Э. Д. Устройство для измерения и гостировки поворота. - В кн. «Автоматизация сборочных работ в приборостроении, вып. IV, МВТУ, 1975.

2.Заявка № 2398482/10, 16.08.76., кл. С 02В 27/30, по которой принято рещение о выдаче авторского свидетельства СССР.

Vs