Фотоэлектрическое устройство дляизМЕРЕНия углОВ пОВОРОТА Советский патент 1981 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к автоматическим углоизмерительным приборам, в основу которых положен принцип автоколлимации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фотоэлектрическое устройство для измерения углов поворота, содержащее источник света, отражатель, скрепляемый с объектом, оптически связанный с ним объектив, светоприемную систему и электронный блок обработки И.

Недостатком известного устройства является недостаточно высокеш точность измерения и низкое быстродействие, вызванные погрияностями, возникающими при угловом перемещении объекта какой-либо скоростью. Причем при возрастании скорости перемещения зеркала динамическая погрешность возрастает.

Цель изобретения - повышение точности измерения и увеличение быстродействия .

Для Достижения указанной цели устройство снабжено последовательно установленными по ходу излучения от

источника диафрагмой и оптической системой, выполненной в виде призмы БР-280, имеющей заданное отступление угла при ве яоине от , объектива и оптического элемента из двух призмромбов с углами 45, полупрозрачной плоскостью склейки и зеркальными гранями, ей параллельными, главное сечение которого представляет собой параллелограмм и параллельно главному сечению призмы БР-180, электронный блок выполнен в виде последовательно включенных формирователя :видеоимпульсов, блока управления счетчиком и счетчика, и электрически связанных с ним синхрогенератора и буферного регистра, входы синхрогенератора и формирователя видеоимпульсов соединены со светоприемной системой, выполненной в виде полупроводникового прибора с зарядовой связью, оптически связанной с объективом через оптический элемент, расположенный на оптической оси объектива плоскостью склейки.

На чертеже представлена общая схема устройства.

Устройство содержит источник 1 света, диафрагму 2, отражатель 3, скрепляемый с объектом (на чертеже не показан), объектив 4, оптически связанный с отражателем 3, оптическую систему 5, выполненную в виде призмы ВР-180 с заданным отступлени ем угла при вершине от 90, объектива б и оптического элемента 7 из двух призм-ромбов с углагли 45°, полупрозрачной плоскостью склейки и зеркаЛьными гранями ей параллельны ми. Главное сечение элемента 7 пред ставляет собой параллелограмм и параллельно главному сечению призмы 5 . Устройство содержит также светоприемную систему 8, выполненную в виде полупроводникового прибора с зарядовой связью, оптически связанную с объективом 4 через оптический элемент 7, расположенный на оптичес кой оси объектива 4 плоскостью скле ки, и электронный блок, выполненный в виде последовательно включенных ф мирователя 9 видеоимпульсов, блока 10 управления счетчиком и счетчика 11, и электрически связанных со сче чиком 11 синхрогенератора 12 и буфе ного регистра 13, а выход синхрогенератора 12 и формирователя 9 видео импульсов соединены со светоприемной системой 8. Заданное отступлени от 90° угла cf при вершине призмы 5 определяется из формулы где об - угловой диапазон измерений F - фокусное расстояние объектива устройства; f - фокусное расстояние объектива оптической системы. Устройство работает следующим образом. От источника 1 через диафрагму 2 падает на зеркальную грань элемента 7 пучок света. После отражения от зеркальных граней часть света поступает на объектив 6 и призму 5. noc ле отражения от пригмы 5 свет через объектив 6 в плоскости системы 8 строит светящееся изображение диафрагмы 2, которое в дальнейшем служит началом обсчёта. Другая часть света направляется в сторону объектива 4. / На выходе объектива 4 свет преоб р,йзуется в систему параллельных лучей. Отраженные отражателем 3 эти лучи возвращаются в объектив 4, в фокальной плоскости которого, т.е. в плоскости системы 8, строится вто рое изображение светящейся диафрагмы 2. Положение этого штриха зависит от углового положения отражателя 3, т.е. объекта. При поступлении первого (начального) заряда, образованного опорным изображением диафрагмы 2, формирова тель 9 видеоимпульсов усиливает импульс до уровня логической единицы и подает его в блок 10 управления счетчиком, который открывает счетчик 11. Счетчик 11 начинает счет тактовых импульсов синхрсгенератора 12 с момента поступления первого видеоимпульса. При поступлении второго видеоимпульса (от отражателя 3) блок 10 останавливает счетчик 11, информация с которого переписывается в буферный регистр 13. Этот регистр сохраняет информацию и при опросе выдает ее потребителю. Съем информации с системы 8 и ее обработка повторяется циклически. Стирание информации в счетчике 11 осуществляется в процессе переноса информации от фоточувствительной линейки системы 8 в аналоговый регистр переноса системы 8 по команде от синхронизатора 12. При этом, если информация во втором цикле изменяется, например, в результате поворота отраикателя 3, то она записывается в буферном регистре 13 и сохраняется в нем до следующего цикла« Предлагаемая схема является ста-бильной, так как поступатель-ное перемещение элементов оптической системы (вверх и вниз) не влияет на точность выдаваемой информации. Наклоны их в измерительной плоскости также не вызьшают появления ошибок. Если угол при вершине призмы 5 выполняется при условии где . - диапазон измерений; F - фокусное расстояние объектива 4 f - фокусное расстояние объектива б, то в плоскости изображений строится два штриха, и в этом случае даже некоторое смещение светоприемной системы 8 или оптической системы вдоль оптической оси объектива 4 не приводит к искажению информации. Устройство обладает более высоким быстродействием за счет отсутствия подвижных элементов в схеме и применения прибора с зарядовой связью совместно с блоком обработки информации, обеспечивает более высокую точность измерения благодаря некритичности устройства к изменениям взаимного положения элементов схемы относительно оси объектива и смещений элементов оптической системы относительно светоприемной системы. Формула изобретения Фотоэлектрическое устройство для измерения углов поворота содержащее источник света, отр.т-клтсль, скропляеьИй с объектом, оптически связанный с ним объектив; светоприемную систему и электронный блок обработ ки, отличающееся тем, гто, с целью повышения точности и быстродействия измерений, оно снабжено последовательно установленными по ходу излучения от источника диафрагмой и оптической системой, выполненной в виде призмы БР-180, имеющей заданное отступление угла при вершине от 90, объектива и оптического элемента из двух призм-ромбов с 45 , полупрозрачной плоскостью склейки и зеркальными граняЕ ш ей параллельными, главное сечение которого представляет собой параллелограмм и параллельно главному сечениг БР-180, электронный

блок выполнен в виде последовательно включенных формирователя видеоимпульсов, блока управления счетчиком и счетчика, и электрически связанных с ним синхрогенератора и буферного регистра, входы синхрогенератора и формирователя видеоимпульсов соединены со светоприемной системой, выполненной в виде полупроводникового прибора с зарядовой связью, оптически связанной с объективом через оп1ический элемент, расположенный to оптической оси объектива плоскостью склейки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5

1. Авторское свидетельство СССР № 399724, кл. G 01 В 11/26, 1973 (прототип) .

hO10