Устройство для измерения перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является расширение диапазона измерений за счет повышения чувствительности следящей системы. Устройство /2 /J (Л с to со ел tSD «С О) иг, f

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5д 4 С 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ :

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3971153/24-28 (Z2) 31. 10. 85 (46) 07.03. 87. Бвл. У 9 (72) Т.М. Айсин, В.П. Асташкин, А.В. Подобрянский, Б.А. Смирнов и Ф.П. Хлебников (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 838323, кл. G 01 В 11/00; 1978.

„„SU„„1295226 А 1 (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является расширение диапазона измерений эа счет повмшения чувствительности следящей системы. Устройство

1295226 содержит оптически связанные источник

1 света, щелевую диафрагму 4 и блок

5 переноса изображения, строящий изображение щелевой диафрагмы 4, отраженное от отражающей поверхности элемента 9 в плоскости анализа, которая переносится микрообъективом 10 в плоскость установки анализирующей диафрагмы 11. Световой поток преобразуется фотоприемником 12 в электрический сигнал, поступающий на информационный вход фазочувствительного детектора 14, на управляющий вход которого поступают сигналы с генератора 17. Сигналы также поступают на вход вспомогательного привода 16, Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения расстояния до отражающей поверхности. 5

Цель изобретения — расширение диапазона измерений за счет повышения чувствительности следящей системы.

На Фиг. 1 представлена функцио- 1О нальная схема устройства; на фиг. 2— конструкция анализирующей диафрагмы, расфокусировочные кривые для различных участков анализирующей диафрагмы и суммарная расфокусировочная кривая.

Устройство содержит оптически связанные источник 1 света, состоящий из лампы 2, конденсатора 3, щелевую диафрагму 4, блок 5 переноса автоколлимационного изображения щелевой диафрагмы в плоскость анализа, состоящий из светоделительного элемента

6, коллимирующего объектива 7, фокусирующего объектива 8, элемента 9 с отражающей поверхностью, микрообъектив 10, анализирующую диафрагму 11, фотоприемник 12, усилитель 13, вход которого подключен к фотоприемнику

12, фазочувствительный детектор 14, ЗО информационный вход которого подключен к выходу усилителя 13, привод f5, вход которого связан с выходом фазочувствительного детектора 14, выход привода 15 связан с элементом 9 с выход которого связан с микрообъективом 10, осуществляющим глубинное сканирование изображения щелевой диафрагмы 4. При несовпадении среднего положения плоскости иэображения щелевой диафрагмы 4 с плоскостью анализируемой диафрагмы 11 на выходе фазочувствительного детектора 14 формируется сигнал соответствующей полярности, поступающий на вход привода 15, перемещающего элемент 9 до положения, при котором среднее значение сигнала на выходе фазочувствительного детектора 14 становится равным нулю. 1 з.п. Ф-лы, 2 ил. отражающей noâåðõíoñòüþ, вспомогательный привод 16, выход которого связан с микрообъективом 10, генератор 17, выход которого соединен с входом вспомогательного привода 16 и управляющим входом фазочувствительного детектора 14, индикатор 18, связанный с выходом привода 15.

Устройство работает следующим образом.

Тело накаливания лампы 2, входящей в источник i света, проецируется с помощью конденсатора 3 на щелевую диафрагму 4..

Изображение щелевой диафрагмы 4 с помощью светоделительного элемента, 6, коллимирующего 7 и фокусирующего

8 объективов, входящих в блок 5 переноса автоколлимационного изображения щелевой диафрагмы, строится на отражающей поверхности элемента 9 и в обратном ходе, с помощью фиксирующего 8 и коллимирующего 7 объективов, строится в плоскости анализа, которая переносится микрообъективом 10 в плоскость установки анализирующей диафрагмы 11.

Световой поток преобразуется фотоприемником 12 в электрический сигнал, который усиливается усилителем

13 и поступает на информационный вход фазочувствительного детектора

14, на управляющий вход которого поступают сигналы с генератора 17, которые также поступают на вход вспо1295226 могательного привода 16, выход которого связан с микрообъективом 10.

При колебании микрообъектива 10 происходит глубинное сканирование изображения щелевой диафрагмы 4 относительно диафрагмы 11, что приводит к модуляции электрического сигнала, снимаемого с фотоприемника 12.

Фаза первой гармонической составляющей модулированного сигнала зави- 10 сит от среднего положения плоскости изображения щелевой диафрагмы 4 относительно анализирующей диафрагмы 1 I..

При несовпадении среднего положения плоскости изображения щелевой

% диафрагмы 4 с плоскостью анализирующей диафрагмы 11 на выходе фазочувствительного детектора 14 формируется сигнал соответствующей полярности, поступающий на вход привода 15, пере- 20 мещающего элемент 9 с отражающей поверхностью до положения, при котором среднее значение сигнала на выходе фазочувствительного детектора 14 становится равным нулю.

По величине перемещения элемента

9 с отражающей поверхностью или привода 15, контролируемой индикатором

18, судят об относительном смещении плоскости изображения фокусирующего З0 объектива 8 и отражающей поверхности элемента 9.

При фокусировании, по мере уменьшения размера изображения диафрагмы

4, модуляцию светового потока после- З5 довательно осуществляют соседние зоны участка анализирующей диафрагмы

11 с расходящимися кромками (зоны г,б, S, фиг. 2), которым соответствуют расфокусировочкые кривые 2, 40

Ь, 8 (фиг. 2).

При уменьшекии размера изображения диафрагмы 4 модуляцию светового потока осуществляет участок анализирующей диафрагмы 11 с параллельны- 45 ми кромками, которому соответствует расфокусировочная кривая а (фиг. 2).

Таким образом, модуляция светового потока осуществляется последовательно обоими участками анализирую- 50 щей диафрагмы 11, которым соответствует суммарная расфокусировочная кривая а (фиг. 2), имеющая меньший наклон при больших расфокусировках и больший наклон при малых расфокусировках, что позволяет формировать сигнал управления на выходе фоточувствительного детектора 14 (фиг. 2e) при больших расфокусировчах, и обеспечивать высокую чувствительность следящей системы при малых расфокусировках.

Ф о р м у л а и з обре т е н и я

1.- Устройство для измерения перемещений, содержащее оптически связанные источник света, диафрагму, блок переноса автоколлимационного изображения диафрагмы, состоящий из светоделительного элемекта, коллимирующего и фокусирующего объективов и элемента с отражающей поверхностью, анализирующую диафрагму, фотоприемник, усилитель, вход которого связан с выходом фотоприемника, фазочувствительный детектор, информационный вход которого подключен к выходу усилителя, генератор, выход которого соединен с управляющим входом фазочувствительного детектора, привод, вход которого связан с выходом фазочувствительного детектора и индикатор, связанный с выходом привода, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, оно снабжено микрообъективом, установленным между блоком переноса автоколлимационного изображения диафраг-: мы и анализирующей диафрагмой, вспомогательным приводом, выход которого связан с микрообъективом, а вход с выходом генератора, выход привода связан с элементом с отражающей поверхностью, диафрагма выполнена щелевой, анализирующая диафрагма выполнена в виде участка с параллельными кромками и участка с расходящимися кромками, а оси симметрии участков лежат ка одной прямой.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что угол между кромками участка анализирующей диафрагмы с расходящимися кромками лежит в диапазоне от 45 до 90

1295226

Составитель С.Конюхов

Техред В.Кадар

Редактор Н.Тупица

Корректор В. Бутяга

Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

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

Заказ 609/47

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4