Оптический датчик угловых перемещений объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углового разворота объекта. Изобретение позволяет повысить достоверность измерения углового разворота объекта путем увеличения частоты контроля его углового положения. Излучение от осветителя 1 направляют на уголковый отражатель 2 с дефектным прямым углом под углом к его входной грани и расширяют телесистемами 3 и 4 отраженный и световозвращенные от уголкового отражателя 2 пучки до диаметра многогранной зеркальной призмы 5, вьтолненной с вогнутыми боковыми гранями. Проектируют оба пучка на нее и фокусируют отраженное от призмы излучение в узкие световые полосы. Вращают призму 5, последовательно проектируя сфокусированные пучки на две группы фотоприемо в ников 8 и 9, расположенные на внутW ренних поверхностях двух кольцевых оснований 6 и 7, установленных соосно

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИЛ

РЕСПУБЛИК

А1

„„Я0„„1272107

1,5}) 4 С 01 В 11/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3791765/24-28 (22) 18.09.84 (46) 23.11.86. Бюл, В 43 (71). Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени институт точной механики и оптики (72) Э.Д.Панков и Н.А.Федукова (53) 531.71 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N9 781563, кл. G 01 В 11/00, 1980. (54) ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углового разворота объекта. Изобретение позволяет повысить достоверность измерения углового разворота объекта путем увеличения частоты контроля его углового положения. Излучение от осветителя 1 направляют на уголковый отражатель 2 с дефектным прямым углом под углом к его входной грани и расширяют телесистемами 3 и 4 отраженный и световозвращенные от уголкового отражателя

2 пучки до диаметра многогранной зеркальной призмы 5, выполненной с вогнутыми боковыми гранями. Проектируют оба пучка на нее и фокусируют отраженное от призмы излучение в узкие световые полосы. Вращают призму 5, последовательно проектируя сфокусированные пучки на две группы фотоприемников 8 и 9, расположенные на внутренних поверхностях двух кольцевых оснований 6 и 7, установленных соосно

1272107 многогранной призмы 5. Определяют ве- групп фотоприемников, по которому суличину временного рассогласования дят об угловом положении объекта. между электрическими импульсами обоих 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может испольэоваться для измерения углового разворота объекта.

Цель изобретения — повышение достоверности измерения эа счет увеличения частоты контроля углового положения объекта и определения углового положения объекта из среднеарифметического значения контролируемого параметра.

На чертеже показана схема оптического датчика.

Оптический датчик содержит осветитель 1, уголковый отражатель 2 с одним дефектным углом, две телесистемы

3 и 4, многогранную зеркальную призму

5, два кольцевык основания 6 и ?, шесть фотоприемников, три из которых

8 — 10 установлены на внутренней поверхности кольцевого основания 6, а три других 11- 13 — на кольцевом основании 7, блок 14 обработки, электрически соединенный со всеми фотоприемниками и индикатором 15. На чертеже также показан контролируемый объект 16, Зеркальная многогранная призма установлена с возможностью вращения вокруг собственной оси симметрии и ориентирована она параллельно оси разворота контролируемого объекта (ось 4). Грани зеркальной призмы 5 выполнены вогнутой цилиндрической формы. Фотоприемники расположены один относительно другого на равном расстоянии, а от многогранной призмы

5 - на расстоянии, равном фокусу ее вогнутых граней. Уголковый отражатель

2 ориентирован таким образом, что

его дефектный угол находится в плоскости 101 . Кольцевые основания 6 и 7 установлены неподвижно, перпендикулярно оси вращения многогранной призмы 5 °

Оптический датчик работает следующим образом.

Световой пучок от осветителя 1 направляют на уголковый отражатель 2 под углом Ы к его входной грани, от которой часть светового пучка отражается и идет под углом 2d.в плоскости

УО, а другая часть пучка, прошедшая уголковый отражатель 2, выходит из него с угловым смещением относительно направления падающего излучения, 1Q равным 8 (световозвращенный пучок).

Величина углового смещения световозвращенного пучка определяется значением угла отступления от прямого угла уголкового отражателя 2.

1 Отраженный и световозвращенный пучки, пройдя одну иэ телесистем 3 и 4 соответственно, расширяются до диаметра многогранной призмы 5. Сформированное телесистемами излучение щ обоих пучков отражается от вогнутых граней многогранной призмы 5. Отраженное от нее излучение фокусируют в узкие световые полосы, параллельные ее оси вращения. При вращении

25 многогранной призмы 5 световые полосы перемещаются по окружности и последовательно попадают на соответст. вующие фотоприемники: отраженные пучки — на фотоприемники 8 — 10, а

3б световоэвращенные пучки - на фотоприемники 11 — 13. Электрические импульсы со всех фотоприемников 8 — 13 направляют в блок 14 обработки.

В блоке 14 обработки определяют временное рассогласование между ближайшими электрическими импульсами, поступающими от фотоприемников, расположенных на различных кольцевых основаниях 6 и 7. В блоке обработки

40 определяют среднюю величину временного рассогласования между тремя парами фотоприемников за один оборот многогранной призмы 5. По средней величине временного рассогласования

4S между электрическими импульсами, сфо> рмированньми отраженным и световоэвращенным пучками, и известной ско"

1272107

Формула изобретения через многогранную зеркальную призму.

Составитель Н.Солоухин

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Тяско

Редактор Н.Тупица

Заказ 6327/37 Тираж 670

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 рости вращения призмы судят об угловом повороте объекта 16 вокруг оси g .

При измерениях приводят многогранную зеркальную призму 5 в равномерное вращение. При отсутствии углового 5 разворота объекта 16 о6а световых пучка от уголкового отражателя (отраженный и световоэвращаемый) идут в одной плоскости с направлением падающего излучения и, следовательно, све- б товые полосы сфокусированных пучков проходят фотоприемники разных кольt цевых оснований одновременно,и временное рассогласование между электрическими импульсами на их выходе равно нулю. 5

При наличии углового разворота контролируемого объекта 16 вокруг оси Y на угол вместе с ним разворачивается и уголковый отражатель 2.

Световозвращенная часть излучения от 20 уголкового отражателя не меняет своего пространственного положения, в то время как отраженная часть излучения от его входной грани идет под углом

2 и У относительно начального направ- 25 ления. В результате пространственного смещения пучков световые полосы проходят фотоприемники, расположенные на кольцевых основаниях 6 и 7, в разные периоды времени. Между электри- Зб ческими импульсами, образованными фотоприемниками различных кольцевых оснований, возникает временной сдвиг. который, с учетом известной постоянной скорости вращения многогранной призмы, несет информацию об угловом положении объекта 16.В блоке 14 обработки вычисляется значение углового разворота объекта вокруг оси Y,è информация об этом отображается на индикаторе 15.:4б

Оптический датчик угловых перемещений объекта, содержащий осветитель, уголковый отражатель„ предназначенный для скрепления с объектом, многогранную зеркальную призму, установленную с воэможностью вращения вокруг оси ее симметрии, три фотоприемника и блок обработки, уголковый отражатель выполнен с одним дефектным углом, а многогранная призма ориентирована под острым углом к направлению излучения, о т л и ч а ю щ и й— с я 7ем, что, с целью повышения достоверности измерения, он снабжен двумя телесистемами, двумя кольцевыми основаниями и тремя дополнительными фотоприемниками, электрически соединенными с блоком обработки, многогранная зеркальная призма выполнена с гранями вогнутой цилиндрической формы, оба кольцевых основания установлены соосно многогранной призме и на внутренних поверхностях каждого из них установлено по три фотоприемника соответственно, фотоприемники расположены один относительно другого на равном расстоянии, а от многогранной призмы - на расстоянии, равном фокусу ее вогнутых граней, одна из телесистем установлена по направ- с лению излучения, отраженного от входной грани уголкового отражателя, а другая — по направлению излучения, световозвращенного от него, причем все фотоприемники оптически связаны с осветителем