Фотоэлектрический автоколлиматор Советский патент 1980 года по МПК G01B19/56 

Изобретение относится к области перемещений и может быть использовано даа-И-Зме.рения углов поворота. Известны фотоэлектрические автоколлиматоры для измерения углов поворота, содержащие два источника света, излучение которых модулируется в противофазе, предметную и анализирующую диафрагмы, объектив, концевой отражатель и фотоприемник При повороте концевого отражателя автоколлимационное изображение пред меткой диафрагмы смещения относительно анализирующей, создавая при этом переменный сигнал на фотоприем нике, амплитуда и фаза которого пропорциональны величине и направлению смещения 1 и 2. Недостатком известных устройств является зависимость чувствительности от изменения светового потока. Наиболее близким техническим ре шением к изобретению является фотоэлектрический автоколлиматор, содер жащий генератор, два источника све та, подключенных к противофазным выходам генератора, последовательно расположенные по ходу световых лучей предметный растр, объектив и .концевой отражатель, анализирующий растр, фотоприемник и регистрирующий узел. Регистрирующий узел выполнен в виде компенсатора следя1цей системы и потенциометра. Компенсатор механически связан с движком потенциометра таким образом, что напряжение, снимаемое с движка, пропорционально углу поворота концевого отражателя 3. Недостатком данного устройства является низкая точность, обусловленная погрешностью определения угла поворота компенсатора, и низкое быстродействие, обусловленное задержками в следящей системе. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия автоколлиматора . Поставленная цель достигается тем, что автоколлиматор снабжен вторым фотоприемником, делителем светового потока на два канала, в одном из которых расположен анализирующий растр фотоприемник, в другом - второй фотоприемник, а регистрирующий узел выполнен в виде регистров, схемы вычитания и аналого-цифрового преобразователя, к сигнальному и опорному входам котоjoro подключены в мходы соответственно пер в orо и втор фото приемником, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с ин ормационным входом каждого из регистров, подключеннЕлх входами разрешения записи к противофазным выходам генератора, а выходами - ко входам схемы вычитания.

На фиг, 1 представлена схема фотоэлектрического автоколлиматора; на фиг. 2 - расположение анализирующего растра относительно автоколлимационного изображения предметного растра.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, имеющий два выхода для противофазных сигналов, два источ.ника 2 света, предметный растр 3, состоящий из двух сдвинутых на половину периода растра частей, каждая из которых освещается одним из источников 2 света, расположенный в фокальной плоскости объектива 4 вне его оптической оси концевой отражатель 5, анализирующий растр 6,расположенный сопряженно с предметным растром 3, первый фотоприемник 7, второй фотоприемник 8, светоделитель 9 ,. аналого-цифровой преобразователь 10, регистры 11 и 12, схему 13 вычитания.

Устройство работает следующим образом.

Две половины предметного растра 3 попеременно освещаются источниками 2 света, Автоколлимационное изображение предметного растра 3 создаётся в плоск-ости анализирую.щего растра бив плоскости второго фотоприемника 8, Прошедшее сквозь анализирую1дай растр б излучение попадает на первый фотоприемник 7, а осветленная с помощью светоделителя 9 часть излучения попадает на второй фотоприемник 8. При повороте концевого отражатег1я 5 автоколлимационно.е изображение предметного растра 3 смещается относительно анализирующего растра 6 и световой поток, попадающий от одного из источников 2 света через одну половину предметного растра 3 на первый фотоприемник 7, увеличивается, а. от другого источника 2 светауменьшается. При этом сигнал со второго фотоприемника 8 не изменяется, так как он установлен в ходе лучей, не прошедших анализирующую диафрагму,,На сигнальный вход аналого-цифрового преобразователя 10 подается сигнал с первого фотоприемника 7, а на опорный вход со второго фотоприемника 8, Число на выходе аналого-цифрового преобразователя 10 пропорционально отношению сигналов с первого 7 и второго 8 фотоприемников, и в промежуток времени ,. когда включен один источник

2 света, оно увеличивается, а когда включен источник 2 света уменьшается. Первое число подается на информационный вход одного из регистров, а второе. - на информационный вход другого. На входы разрешения записи каждого из регистров подается сигнал с соответствующих противофазных выходов генератора 1. Число на выходе схемы 13 вычитания равное алгебраической разности сел на выходах регистров 11 и 12, при этом раст-ет. Аналогично при повороте концевого отражателя 5 в другую сторону световой поток, падающий на первый фотоприемник 7 от5 одного источника 2 света, уменьшается, а от второго - увеличивается при этом число на выходе схемы 13 вычитания уменьшается. Когда автоколлимационное изображение предметного растра 3 расположено симметрично изображению анализирующего 6, то число на выходе схемы 13 вычитания, равно нулю.

Таким образом, введение в автог коллиматор второго фотоприемника и цифрового регистрирующего узла позволяет .повысить точность и быстродействие измерений, так как отсутствует электромеханическая следящая система, и при изменении величины

0 светового потока, падающего на первый и второй фотоприемни.к, отношение световых потоков не изменяется-, а число на выходе схемы вычитания, пропорциональное величине угла пово;рота, остается неизменным.

Формула изобретения

Фотоэлектрический автоколлиматор, содержащий генератор, два источника света, подключенных к противофазным выходам генератора, последовательно расположенные по ходу световых лучей предметный растр, объектив и конце.вой отражатель, анализирующий растр, фотоприемник и регистрирующий узел, отличающийся тем, что, с целью

повышения точности и быстродействия, он снабжен вторым фотоприемником, делителем светового потока на два канала, в одном из которых расположен анализирующий растр и первый фотоприемник, в другом - второй фотоприемник, а регистрирующий узел выполнен в виде двух регистров, схемы вычитания и аналого-цифрового преобразователя, к сигнальному и опорному входу которого подключаны выходы соответственно первого и второго фотоприемников, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с информационным входом каждого из регистров, подключенных

входами разрешения записи к противофаэным выходам генератора, а выходами - ко входам схеки вычитания.

Источники инорфмации, принятые во внимание при экспертизе

1. Голуезовский Ю.М. Фотоэлектрические автоколлиматоры, - Оптикомеханическая промышленность , 1970, 5, q. 51,

2,:7huiiton Wll М. ,- ancL r cvefopmenf..l959, v- S, 10, P, 7b,

3, Патент США W 3024365, КЛ, 230-210, 1962 (прототип).