Оптико-электронное устройство пространственного позиционирования Советский патент 1982 года по МПК G01B21/00 

(54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЗЩИОНИРОВАНИЯ

I

Изобретение относится к измери- тельной технике и может быть исполь зовано для бесконтактного пространственного позиционирования различных объектов относительно заданной в пространстве отсчетной базовой плоскости, а также для управления прямолинейным перемещением различного тийа машин.

Известно устройство пространственного позиционирования,состоящее из управляющего пункта и приемной системы. Приемная система включает пять фотоприемников. Управляющий . пункт представляет собой прожектор, в котором осветительная лампа.вращается эксцентрично по отношению к оптической оси объекта. Таким образом, образуемый прожектором Jiy4 также вращается, описывая в пространстве коническую повер:сность. Ось этого конуса принимается за эталонную прямую, относительно которой регистрируется положение центра симметрии при-

Ёмной системы, включающей пять фотоприемников С

Недостатком устройства являются малые функциональные возможности за счет узкой зоны регистрации с его помощью сложности схемы и наличия большого количества фотоприемников.

Наиболее близким к предлагаемому является оптико-злектронное устройство для пространственного позици«Оонирования, содержащее источник светового излучения, оптический блок, .связанный с 1ШМ, генератор противофазных импульсов, подключенный к источнику светового излучения, фотопри15емник, связываемый с контролируемым объектом и cxerty обработки информационного сигнала, выполненную в виде соединенных последовательно широкополосного предварительного усилите20ля избирательного усиления и синхронного детектора 21.

Недостатком известного устройства является то, что на выходе устройства величина сигнала рассогласования зависит от расстояния между прожект ром и фотоприемником,.коэффициента пропускания тракта между прожектором и фотоприемником, следовательно по уровню сигнала рассогласования нельзя судить о линейной величине, вызвавшего его смещения. Таким обра зом, устройство обладает малыми фун циональными возможностями. Цель изобретения - расширение фу циональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что оптико-электронное устройс во для пространственного позициониррвания, содержащее источник светового излучения, оптический блок, св занный с ним, генератор противофазны импульсов, подключенный к источнику светового излучения, фотоприемник,. связываемый с контролируемым объект и схему обработки информационного сигнала, выполненную в виде соединенных последовательно широкополос. ного предварительного усилителя, избирательного усилителя, синхронного детектора, оно снабжено генератором опорных синфазных импульсов, вход и выходы которого соединены с выходами генератора противофазных импульсов, источник светового излучения выполнен в виде .двух светодиодов, а схема обработки информационного сигнала, снабжена преобразователем опорного сигнала и соединенными последовательно пиковым детектором и ;управляемым делителем, вход которого соеданен с фотоприемником, выхоД с широкополосным предварительным усилителем, а выход последнего подключен к пиковому детектору и преобразователю опорного сигнала. На: фиг. 1 представлена блок-схем оптико-электронного устройства на фиг, 2 - временные диаграммы сигналов на соответствующих элементах схемы.. . Оптико-электронное устройство для пространственного позиционирова ния содержит источник светового излучения, состоящий из двух светодио дов 1 и 2, оптический блок, состоящий из разделительной призмы 3, кон денсоров 4 и 5 и объектива 6 генератор 7, противофазных импульсов, генератор 8 синфазных импульсов, со диненный с последним и светодиодами 1 и 2 фотоприемник 9 и схему об работки информахщонного сигнала, выполненную в виде соединенных последовательно управляемого делителя 10, широкополосного предварительного усилителя 11, избирательнЬго усилителя 12 .и синхронного детектора 13, схема обработки информационного сигнала содержит также пиковый детектор 14, соединенный с управляетуым делителем 10 и преобразователь 15 опорного сигнала, выход которого соединен с синхронным детектором 13, а вход - с широкополосным предварительным усилителем 11 и пиковым детектором 14. Устройство работает следую1Щ1м образом.. Свыхода фотоприемника 9, который находится в пучке лучей источника светового излучения, сигнал В (фиг.2) через управляемый делитель 10 и широкополосный усилигтель. 1 1, одновременно поступает на избирательный усилитель 12, пиковый детектор 14 и на преобразователь 15 опорных импульсов. Выделение опорного импульса сигнала из общего сигнала В осуществляется по амплитудному признаку, за ТОГО, что амплитуда импульсов опорного сигнала значи ельно превышает максимально возможную амплитуду сигнала рассогласования. Для получения статической характеристики системы, независящей от дистанции работы, введена стабилизация амплитудного значения опорньпс импульсов с помощью пикового детектора 14 и управляемого делителя 10. Так как временное положение опорных импульсов синхронизировано с противофазным током питания светодиодов 1 и 2, а, следовательно, и с фазой информационной составляющей, содержащейся в сигнале В, то с помощью преобразователя 15 опорных импульсов и синхронного детектора 13 определяют направление регистрируемого смещения объекта. Это осуществляется следующим образом. Избирательный усилитель 12 выделяет первую гармонику частоты модуляции излучения светодиодов I и 2, На выходе избирательного .усйлите;1Я 12 присутствует сумма взаимно ортогональных первых гармоник информационного и опорного сигналов (условие ортогональности выполняется соответствующей фазировкой импульс5ного Синфазного тока Б (фиг. 2) от генератора 8 синфази тх импульсов (фиг. 2) .. С помощью преобразователя 15 опо ных импульсов добиваются ортогонапб .ности первой гармоники сигнала, подаваемого на опорньй вход синхронного детектора 13 к первой гармонике опорных импульсов, подаваемой с избирательного усилителя 12 на основной вход синхронного детектора 13. Для выполнения указанного усло.ВИЯ ортогональности преобразователь 15 опорного сигнала содержит линию задержки. Время задержки должно удо влетворять условию . I . tj . , . где j, - время задержки , to,,.u,(,- длительность входных импул сов опорного сигнала. Выполнение условия ортогональности первой гармоники сигнала, подав емого на опорный вход синхронного детектора 15 и первой гармонике опо ных импульсов, подаваемых с выхода избирательного усилителя. 12 на осно ной вход синхронного детектора 13, позволяет получить на выходе синхро ного детектора 13 информацию о бели чине Изнаке рассогласования, не за висящую от уровня первой гармоники опорных импульсов. Таким образом, предпагаемое устройртво позволяет получить статическую характеристику, независящую от дистанции работы путем введения дополнительного генератора синфазны импульсов, связанного с источником светового .излучения и соответствующей обработки информационного сигна ла. 2 Формула изобретения OnTHKO-aneKTpokHOe устройство для пространственного позиционирования, содержащее источник светового излучения, оптический блок, связанный с ним, генератор противофазных импульсов, подключенный к источвмку светового излучения, фотоприемник , связываемый с кoитpoлиpye a)м объектом, и схему обработки информационного сигнала, выполненную в виде соединенных последовательно широкополосного предварительного усилителя, избирательного усилителя и синхронного детектора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено генератором опорных синфазных импульсов, вход и выходы которого соединены свыходам генератора противофазных импульсов, источник светового излучения выполнен в виде двух светодиодов, а схема обработки информационного сигнала снабжена преобразователем опорного сигнала и соединенными последовательно пиковым детектором и управляемым делителем, вход которого соединен с фотоприемником, выход - с широкополосным предварительным усилителем а выход последнего подключен к пиковому детектору и преобразова- телю опорного сигнала. Источники информации, принятые .во внимание при экспертизе 1.Electronic Theodolite - Jour. , Sci Instr. vol. 41, 1964, № 5. 2.Пуккерман С.Т., Гридин А.С. Управление машинами при помошл оптического луча. М., Машиностроение, 1969, с. 43 (прототип).