Устройство для измерения перемещений Советский патент 1982 года по МПК G01B11/00 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

I

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерительным устройствам с использованием детекторов излучения и предназначено для бесконтактного измерения линейных перемещений и азимутальных разворотов.

Известна оптико-электронная система контроля и управления прямолинейным перемещением, состоящая из задающей и приемной частей. Задающая часть содержит объектив, разделительную призму, пару противофазно возбуждаемых светодиодов, полевую диафрагму. Приемная часть содержит фотоприемник, конденсатор, объектив,, блок индикации сигнала рассогласования L 1

Недостаток устройства заключает-- ся в том, что оно позволяет индицировать только линейные перемещения по одной координате объектов, расположенных на небольшом расстоянии от него.

Наиболее близким к изобретению является устройство для из лерения перемещений, содержащее па0у противофазно возбуждаемых светодиодов, объектив, фотоприемник, генератор импульсов, соединенный с противофаз,но возбуждаемыми светодиодами, усилитель и синхронный детектор .

Недостатком устройства являются малые функциональные возможности,

to связанные с малым диапазоном измерений, за счет возможности измерения объектов, расположенных между приемной и передающей частями устройства или установки приемной части устройtsства на объекте.

Цель изобретения г расширение функциональных возмс ностей и повышение точности измерений.

Поставленная цеУ1ь достигается тем

20 что устройство снабжено отражателем, связываемым с исследуемым объектом, дополнительной парой противофазно возбуждаемых светодиодов, блоком

оммутации, соединенным со светодибами и аналого-цифровым преобразоателем, подключенным к синхронному етектору и блоку коммутации, пары противофазно возбуждаемых светодио- 5 ов установлены в взаимно перпендикулярных плоскостях симметрично относительно оптической оси объектива таким образом, что их оптические оси пересекаются в фокусе объектива, to в котором размещается фотоприемник. .Кроме того,устройство снабжено локом температурной стабилизации, состоящим из соединенных последовательно преобразователя температуры, $ регулятора и нагревателя, а фотоприемник, пары противофазно-возбуждамых светодиодов, преобразователь температуры и нагреватель устанавливают в герметизированный корпус, 20 стороной которого, расположенной над светодиодами, является объектив.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 установка элементов в герметиаированном корпу 25 сё.

Устройство состоит из герметизированного кЬрпуса I с объективом 2, отражателя 3, связываемого с исследуемым объект ж, двух пар протиео- зв фаэно возбуждаемых светодиодов 4,5 и 6,7 фотоприемника 8, преобразователя 9 температуры и нагревателя 0, установленных в герметизи}Х ван- ном корпусе 1, причем пары противо- 35 фазно возбуждаемых светодиодов Ц,Ь. 6,7 уста«о0лены в взаимно перпендикулярных плоскостях симметрично относительно оптической оси объектива 2 так, что их оптические оси 4о пересекаются в его фокусе, где установлен фотоприемник 8,регулятор 11, включенного между нагревателем 10 и прес разователем 9 температуры, соединенных последовательно усилителя 45 12, синхронного детектора ТЗ, аналого-цифрового преобразователя Н, генератора 15 импульров и блока 16 коммутации, усилитель 12 соединен с фотоприемником 8, а блок 16 коммута- j Мии соединен с двумя парами противофазно возбуждаемых светодиодов 4,5 и 6,7.

Устройство работает следующим образом.55

Блок 16 коммутации соединяет выход генератора 15 импульсов с парой светодиодов 4 и 5- Генератор 15 поочередно возбуждает светодиоды 4 и 5 током прямоугольной формы, их свет через объектив 2 поступает на отражатель 3, после отражения фокусируется объективом 2 и регистрируется фотоприемником 8. Светодиоды 6 и 7 в это время не возбуждаются.

Между разнесенными световыми пучкми светодиодов 4 и 5 образуется зона перекрытия. В принятом за нулевое положении отражателя 3 симметричном относительно зоны Лерекрытия световые потоки светодиодов 4 и 5 на фотоприемнике 8 одинаковы, и переменная составляющая сигнала на его выходе равна нулю. Перемещение отражателя 3 .из нулевого положения делает световые потоки различными. На выходе фотоприемника 8 появляется переменная составляющая сигнала с частотой генератора 15 импульсов, амплитуда которого соответствует величине, а фаза - направлению перемещения отражателя 3. Она усиливается усилителем 12, выпрямляется управляемым ат генератора 15 синхронным детектором 13 и поступает на измерительный вход аналого-цифрового преобразователя 14, работающего в режиме с внешним запуском. Величина напряжения на входе аналого-цифрового преобразователя 14 соответствует величине, а полярность - направлений перемещения отражателя 3. По истечении интервала времени, необходимого для установления напряжения на выходе синхронного детектора 13, блок 16 коммутации выдает на аналого-цифровой преобразователь 14 сигнал запуска, и происходит регистрация установнвшегося значения напряжения. Результат отображается на цифровом табло, а также в виде кода на выходе аналого-цифрового преобразователя 14.. По истечении интервала времени, необходимого для регистрации, блок 16 коммутации соединяет выход генератора 15 с парой светодиодов 6 и 7. Повторяется описанный выше процесс, а измерение перемещения отражателя 3 осуществляется по второй координате. Во время возбуждения светодиодов 4 и 5 с выхода блока 16 коммутации поступает напряжение с единичным логическим уровнем, во время возбуждения светодиодов 6 и 7 с нулевым уровнем. Это напряжени используется, для установления соответствия между зарегистрированной величиной и координатой. Временная последовательность работы блока 16 коммутации задается посредством содержащихся в нем делителя частоты следования и счетчика импульсов, от генератора 15. Преобразователь 9 температуры с нагревателем 10 осу ществляют посредством регулятора 11 термостабилизацию размещенных в кор пусе 1 элементов. Измерение перемещений устройство может производиться как с использованием триппельпризменного отражател 3 измеряются только линейные перем щения исследуемого объекта с установленным на нем отражателем 3 так как благодаря конструкции отражател устройство не реагирует на его азимутальные развороты), так и с испол зованием отражателя 3 в виде отражающей поверхности на неотражающем фоне (измеряются линейные перемещения или азимутальные развороты исследуемого объекта с установленным на нем отражателем З). Измерения во втором случае возможны, когда исследуемый объект совершает только линейные перемещения или только азимутальные развороты. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет производить бесконтактные измерения, линейных перемещений и азимутальных разворотов по двум координатам и повысить точность измерений формированием равно сигнальной зоны путем частичного перекрытия световых пучков светодиодов и фокусировкой подаваемого на фотоприемник светового потока. Формула изобретения 1, Устройство для измерения пере мещений, содержащее пару противофаз 836 но возбуждаемых светодиодов, объектив, фотоприемник, генератор импульсов, соединенный с противофазно возбуждаемыми светодиодами, усилитель и синхронный детектор,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, устройство снабжено отражателем, связываемым с исследуемым объектом, дополнительной парой противофазно возбуждаемых светодиодов, .блоком коммутации,соединенным со светодиодами и аналого-цифровым преобразователем, подключенным к синхронному детектору и блоку коммутации, пары протмвофазно возбуждаемых светодиодов установлены в взаимно перпендикулярных плоскостях симметрично оптической оси объектива таКИМ образом, что их оптические оси пересекаются в фокусе объектива, в котором размещается фотоприемник. 2. Устройство по П.1, от л и чающееся тем, что,с целью повышения точности измерений, оно снабжено блоком температурной стабилизации, состоящим из соединенных последовательно преобразователя температуры, регулятора и нагревателя, а фотоггриемник, пары противофазно возбуждаемых светодиодов, преобразователь температуры и нагреватель устанавливают в герметизированный коррпус, стороной которого, расположенной над светодиодами, является объектив. Источники информации, принятые 8О внимание при экспертизе 1. Исследования по геодезии, аэро фотосьемке и картографии. Вып,2 2, М., МИИГАиК, 1977, с. 89-92. 2: Авторское свидетельство СССР по заявке № 275«905/28, кл. G ОГВ 21/00, 1979 (прототип).