Оптический датчик перемещений Советский патент 1980 года по МПК G01B11/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к оптическим датчикам перемеи-ений. Известен оптический датчик перемещений , содержащий последовательно расположенные осветитель,отражатель закрепленный на объекте,решетку и светочувствительный прёобразователь ijНедостатком этого датчика является низкая чувствительность. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является оптический датчик перемещений, содержащий последовательно расположенные осветитель, отражатель, закрепляемый на объекте, прерыватель света, призму с боковыми зеркальными гранями, установленную с возможностью вращения вокруг оси сим метрии ,решетку, светочувствительный преобразователь, последовательно сое диненные синхронизатор и привод вращёния прерывателя и призмы (2) . Недостатком этого датчика является низкая чувствительность. Цель изобретения повьоиение чувствительности , Это достигается тем, что датчик снабжен оптической системой, установ ленной между прерывателем и решеткой и выполненной из двух полупрозрачных зеркал, установленных параллельно друг другу под углом 45 к оси вращения призмы, и размешенной между ними приз-. мы Доне, и двумя дополнительными светочувствительными преобразователями, один из которых оптически связан с призмой Дове, другой - с полупрозрачным зеркалом, а отражатель имеет погрешности прямых двугранных углов. На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого датчика. Оптический датчик перемещений содержит осветитель 1, отражатель 2, закрепляемый на объекте,прерыватель 3 света,призму 4, установленную с возможностью вращения вокруг оси симметрии, решетку 5, светочувствительный преобразователь 6, синхронизатор 7, привод 8 вращения прерывателя 3 света и призмы 4, два полупрозрачных зеркала 9 и 10, установленных параллельно друг другу под углом 45 к оси вращения призмы 4, призму 11 Дове, размещенную между ними, и два дополнительных светочувствительных преобразователя. 12 и 13, один (12) из которых оптически связан с призмой 11 Доie, другой (13) - с 1Толупро Е)&чньм эескалом. Датчик работает следующим образом Осветитель 1 направляет световой луч на отражатель 2. Отражатель 2 выполнен с погрешностями прямых двугранных углов. Напри мёр. Два прямых;двугранных угла отра жатёля имеют равныепо знаку и по аб солютной величине погрешности.Один -из лучей (Т), Отраженных отражателем 2, перемещается в пространстве только при повороте отражателя 2 вокруг ;, оси ОХ на й йе рёагйруё йа повороты отражателя 2 вокруг осей ОУ м OZ на иФ . При малых величинах угла Ч) луч перемещается в го ризойтальной плоскости. Луч проходит через прер1иватель 3 и попадает на бо ковую грань призмы 4, которая враща.ется от привода 8. Отраженны от при мы 4 преобразуется в прерывистую световую полосу,.т.е. в растр, так как прерыватёль 3 дёйствует синх1рЬнно с призмой 4. Прерывистая полоса света попадает на решетку 5. Шаг решётки 5 и частота прерывания выбрайы таким образом, чтобы сопряжение было нониусным. Тогда в месте совпадейия прозрачного участка решетки 5 с лучом света последний проходит на светочувствительный преобразователь 6. Смещение растра приводит к- еще большему смещению места совпадения : прозрачного участка решетки 5 с jiy- , чом света, что в свою очередь приводит к освещению другой ча1стр свето чувствительного преобразователя 6/ Таким образом, выходной сигнал светочувствительного преобразователя пропорционален величине угла скручив .: Отражатель. 2 установлен/TaiK, что световой луч (Г) , отраженный от передней грани отражателя 2, йапр авляется на призму 4. Этот луЧ при поворотах отражателя 2 вокруг осей OZ и ОУ ва углы и поворачивается в го ризонтальной и вертикальной плоскоетях на углы 24 и 23Ёсо01г ё ствёйНо. Часть луча, пройдя полупрозрачное зеркало 9; 1ёрёз Щ5ёрб1батёЙ ГТСйёта 3 поступает на призму 4 и отражается от нее в направлении решетки 5. При поворотах 5тражателя 2 вокруг оси OZ на угол Ч после призмы 4 взаимодействует с решет;крй 5 и светочувствительным преое5ра§оватёлем 12айалОгично взаимодейст вй1б Т1у С решёткой 5 и светочувствительным пре образователем 6. Таким образом, j:o сйеточувствительнЬго преобразо вателя 12Ъ 1ийаетСя сигнал, величина которо го пропорциональна углу Ч. Смещение рассматриваемой час±и луча в вертикальной плоскости не приводит к нару

- --- ----нйю работы светочувствительного преобразователя 12, так как он выполнен таким, чтобы перекрыть возможные смещения луча, обусловленные углом поворота ЭБ. Вторая часть луча Г1 , отразившись от полупрозрачного зеркала 9,поступа-. ет на призму 11 Дове,главная плоскость которой повернута на угол 45° по отнОшёнйГю к лучу 11 , идущему от отражателя 2. За счет действия призмы 11 Дове на ее выходе направление смещения луча по отношению к исходному меняется на 90°. С помощью зеркала 10 луч йаправляется на призму 4, Таким образом при поворотах отражателя 2 вокруг оси ОУ на угол рассматриваемая часть луча смещается относительно призмы 4 в направлении, перпендикулярном оси вращейия призмы 4. После отражения от призмы 4 эта часть луча взаимодействует с решеткой 5 и светочувствительным 13. С преобразователя 13 снимается сигнал, величина которого пропорциональна углу2В. Таким обарзом, предложенный датчик дает возможность получить информацию о пространственном положении объекта. Формула изобретения Оптический датчик перемещений, содержащий последовательно расположенные осветитель, отражатель, закрепляемый на объекте,прерыватель света, призму с боковыми зеркальными гранями, установленную с возможностью вращения вокруг оси симметрии, решетку, свёточувствительйый преобразователь, последовательно соединенные синхронизатор и привод вращения прерывателя и призмы, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что,с це.л(ь|(з повеаоения чувствительности, он снабжен оптической системой, установленной между прерывателем и решеткой и выполненной из двух полупрозрачных зеркал, установленных араллельнр друг другу под углом 45 к Оси вра1аения призмы, и размещенной между ниш призмы Дове, и двумя дополнительиЬ1ми светочувствительными преобразователями, один из которых оптически связан с призмой Дове, другой - с полупрозрачным зеркалом, а отражатель Hbfe6T погрешности прямлх друIPаннахуглов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Воронцов Л,Н.Фотоэлектрические системы контроля линейных вёлйЧИн. М,, 1965, с. 69-71. 2.Авторское свидетельство СССР 619789, кл. G 01 В 11/00, 1978.