Измерительный преобразователь угловых перемещений Советский патент 1982 года по МПК G01B11/26 

(5) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для регистрации угловых перемещений различных объектов. Известно устройство для измерения относительного перемещения объектов, содержащее фоточувствительный преобразователь,, в котором записана голограмма градуированной линейки, приче преобразователь жестко прикреплен к одному из объектов, а пучок света дл освещения голограммы направлен под постоянным углом lj. Однако точность измерения такого устройства невысока, так как голограмма дает искажение изображения предмета, и точность изображения шка лы меньше, чем точность самой шкалы. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является измерительный преобразователь угловых перемещений, Содержащий последовательно расположенные источник излучения, две идентичные круговые растровые шкалы, одна из .которых установлена неподвижно, а другая предназначена для закрепления на контролируемом объекте, круговой cвetocoбиpaюu ий элемент и фотоприемник 2. Однако в устройстве не обеспечен интегральный съем информации, что приводит к недостаточной точности измерений. Это связано с большой массой и моментом трения поворотной части круговых растровых шкал. Круговой светособирающий элемент, выполненный в виде системы зеркал, конструктивно сложен. Цель изобретения - повышение точности измерений, уменьшение габаритов и упрощение конструкции преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что D измерительном преобразователе угловых перемещений, содержащем последовательно расположенные источник излучения, две идентичные круговые

растровые шкалы, одна из которых ус- тановлена неподвижно, а другая предназначена для закрепления на контролируемом объекте, круговой светособирающий элемент и фотоприемник, круговая растровая шкала, предназначенная для закрепления на контролируемом объекте, выполнена в виде голограммы, а установленная неподвижно круговая растровая шкала нанесена непосредственно на круговой светособирающий эл мент, выполненный в виде голограммы, записанной при заданных условиях. На фиг. 1 изображен преобразователь, в котором подвижная голограмма выполнена в встречных пучках по схем Денисюка; на фиг. 2 - вид А на фиг. на фиг. 3 - схема записи голограммы кругового светособирающего элемента. Измерительный преобразователь угловых перемещений содержит источник 1 света, зеркало 2, фотоприемник 3, круговой светособирающий элемент , выполненный в виде голограммы на которую методом копирования нанесена неподвижная круговая растровая шкала 5, голограмму 6, закрепленную, например, с помощью клея,.на регулируемой оправе 7, светопоглощающую пластину 8, регулировочные винты 9, фланец 10, крепежные винты 11. На фиг. 1 изображены измеряемый объект 12 и пучки 13-15 света. Запись голограммы кругового свето собирающего устройства производится следующим образом. Линза 16 ( фиг. 3) Форми-рует сходящийся опорный пучок 17, ось которо го перпендикулярна плоскости голограммы А, Центром схождения опорного пучка является точка О { место расположения подвижной голограммы). Диффузно рассеивающий свет предмет 18, размеры которого не превышают размер чувствительной площадки фотоприемника 3, освещается пучком 19 света. Диафрагма 20 служит для предохранения круговой зоны записи голограммы от посторонней засветки. До обработки голограммы на нее контактным способом, нанесена круговая растровая шкала 5. В результате получается кру говая растровая шкала, у которой прозрачные промежутки являются участ ками голограммы. Регулируемую оправу 7 с закреплен ной на ней голограммой 6 и светопоглощающей .пластиной 8 устанавливают

на контролируемом объекте 12 так, чтобы центр изображения совпадал с осью вращения объекта 12, при этом совмещают изображение, восстановленное от голограммы 6, с неподвижной круговой растровой шкалой 5. Биения изображения растровой шкалы устраняются путем перемещения оправы 7 с помощью регулировочных винтов 9 до тех пор, пока центры круговых растровых шкал не совпадут с осью вращения измеряемого объекта 12, после чего оправу 7 крепежными винтами 11 закрепляют на фланце 10. Измерительный преобразователь работает следующим образом. , Пучок 13 света от источника 1, отражаясь от зеркала 2, направляется перпендикулярно к плоскости голограммы 6. Попадая на голограмму 6 часть пучка 13 отражается, испытывая дифракцию (пучок 14) и образует действительное изображение круговой растровой шкалы. Другая часть пучка 13 проходит через прозрачную основу голограммы 6 и попадает на светособйрающую пластину .8. Если в преобразователе используется источник белого све-, та, голограмма 6, обладая селективными свойствами, отражает излучение только в узком спектральном интервале. Таким образом, независимо от типа используемого источника света, на голограмму k попадает излучение с узким спектром. Расходящийсяпучок k света является сопряженным относительно сходящегося опорного пучка при записи голограммы , поэтому, в результате дифракции, голограмма будет давать действительное, изображение диффузного предмета с размерами чувствительной площадки фотоприемника. В зависимости от положения штрихов поворотной и неподвижной круговых растровых икал интенсивность дифрагированного света, попадающего в фотоприемник 3, меняется в пределах поворота голограммы б на шаг деления шкалы. Таким образом, при вращении измеряемого объекта 12 вместе с голограммой 6, происходит модуляция дифрагированных лучей. В дальнейшем обработка измерительного сигнала, снимаемого с фотоприемника 3, производится известными способами. Предлагаемое изобретение позволяет значительно уменьшить габариты и вес поворотных частей преобразователя, повышает его быстродействие. Бла59годаря тому, что круговое светособирающее устройство выполнено в виде голограммы, на которую нанесена неподвижная круговая растровая шкала, значительно упрощается конструк1 ия самого преобразователя. Предлагаемый измерительный преобразователь угловых перемещений с кру говым i. интегральным отсчетом позволяет повысить точность измерений, так как от голограммы восстанавливается изображение только одной шкалы, а другая шкала нанесена контактным путем с большой точностью. Лри Т1нтегральном съеме информации погрешность отсчета меньше межшагово погрешности неподвижной шкалы. Точность измерения повысится и из-за уменьшения динамической погрешности. Все это позволяет расширить облас применения предлагаемого преобразова теля. Изобретение особенно полезно. при измерении неравномерности вращен валов в малогабаритных и маломощных механизмах, например в аппаратуре ма нитной записи. Формула изобретения Измерительный преобразователь угловых перемещений.содержащий последо- . 6 вательно расположенные источник излучения, две идeнtичныe круговые растровые шкалы, одна из которых установлена неподвижно, а другая предназначена для закрепления на контролируемом объекте, круговой светособирающий эле мент и фотоприемнйк, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерени, уменьшения габаритов и упрощения конструкции преобразователя, круговая растровая шкала, предназначенная для закрепления на контролируемом объекте, выполнена в виде голограммы, а установленная неподвижно круговая растровая шкала нанесена непосредственно на круговой cBetoсобирающий элемент, выполненный в ви де голограммы, записанной при заданных условиях. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции f , кл. G 01 В 11/00, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 462066, кл. G ОТ В 11/26, 1975 (прототип). MA

stsesi

Фиг. 2

}

16

Фиг.З