Фотоэлектрический автоколлиматор

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углов в метрологии и машиностроении. Цель изобретения - повышение точности измерения углов за счет использования маски , выполненной в. виде двух щелей, расположенных под заданным углом. Маска позволяет преобразовать угловое смещение объекта измерения в электрический сигнал, длительность которого пропорциональна угловому смещению. Сканатор 3, механически связанный с маркой 2, обеспечивает с помощью светоделителя 5 и объектива 6 сканирование светового пятна, отраженного от объекта 10 в плоскости маски 7 с.двумя щелями, расположенными под заданньм углом. Время между моментами попадания пятна на щели пропорционально угловому положению объекта 10. Это время вычисляется с помощью блока регистрации 9, который связан с источником управляющего напряжения 4. 4 ил. о S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) С.Ы 1 Ы»

ОПИСЛНИК ИЗОБРЕтения

М АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ8У

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4102891/24-28 (22) 07.08.86 (46) 23,01.88. Бюл. Ê 3 (72) А.Г. Коробкин и Ю.Н. Шестопалов (53) 531.717(088.8) (56) Ботомли С.К. Недавние разработки в области автоколлимационных труб. — Высокоточные методы измерения, апрель,1983. Госстандарт СССР, "Рэнк Таэлор Хоботок" (Великобритания). (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АВТОКОЛЛИМАТОР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углов в метрологии и машиностроении. Цель изобретения — повышение точности измерения углов за счет использования маски, выполненной в виде двух щелей, расположенных под заданным углом.

Маска позволяет преобразовать угловое смещение объекта измерения в электрический сигнал, длительность которого пропорциональна угловому смещению. Сканатор 3, механически связанный с маркой 2, обеспечивает с помрщью светоделителя 5 и объекти1 ва 6 сканирование светового пятна, отраженного от объекта 10 в плоскости маски 7 с двумя щелями, расположенными под заданным углом. Время между моментами попадания пятна на щели пропорционально угловому положению объекта 10. Это время вычисляется с помощью блока регистрации 9, который связан с источником управляющего напряжения 4. 4 ил.

OC

10

У У =, (3) 1

136

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений углов в метрологии и машиностроении.

Цель изобретения — повышение точности измерения углов за счет использования маски, выполненной в виде двух щелей, расположенных под заданным углом.

На фиг. 1 изображена структурная схема фотоэлектрического автоколлиматора; на фиг. 2 — вариант выполнения маски; на фиг ° 3 — структурная схема блока регистрации; на фиг.4— временные диаграммы, поясняющие работу автоколлиматора.

Фотоэлектрический автоколлиматор содержит источник 1 излучения, марку

2, выполненную в виде пластины с круглым отверстием малого диаметра, сканатор 3 с источником 4 управляющего напряжения, светоделитель 5, объектив 6, маску 7, фотоприемник 8, блок 9 регистрации,и объект 10.

Блок 9 регистрации (фиг. 3) содержит селектор 11 импульсов, триггер !

12, счетчик 13, генератор !4 тактовых импульсов, оперативное запоминающее устройство 15, арифметико-логическое устройство 16, постоянное запоминающее устройство 17, дешифратор 18 и индикатор 19.

Фотоэлектрический автоколлиматор работает следующим образом.

Луч света от источника 1. излучения о (фиг. 1) проходит через отверстие марки 2 и светоделителем 5 направляется на объектив 6. Отраженный от объекта 10 свет проходит через объектив 6 светоделитель 5 и собирается в фокальной плоскости объектива 6 на маске 7. Таким образом на маске 7 получается изображение марки 2, соответствующее светящейся точке. Сигнал с выхода источника 4 управляющего напряжения подается на блок 9 регистрации (фиг. 4а) и сканатор 3, который обеспечивает поступательное перемещение марки 2, а соответственно, и ее изображение по маске 7, по линейному закону (фиг.. 2 позиция А, фиг. 4б).

При прохождении лучом щели I u II в период прямого хода сканирования (Т„ „ ) образуются два световых импульса, интервалы времени между которыми равны Г,(фиг. 4в).

При повороте объекта 10 на некоторый угол е4, который необходимо из8633 2 мерить, световой луч будет перемещаться по маске так, как показано на фиг. 2 (позиция В), и интервал времени между импульсами станет равным (фиг. 4г)

Известное уравнение измерения углов автоколлиматорами имеет вид где К вЂ” измеряемый, угол;

f — фокусное расстояние объектива;

15 d — - линейное смещение изображения марки относительно первоначального положения.

В предлагаемом автоколлиматоре (фиг, 2) 20

d=х — х = йх= (2) 2 tge У где 9 — угол между щелями.

Кроме того где — коэффициент связи между линейным смещением линий А и

30 В и разностью длительностей импульсов О, и (g, Подставляя (3) в (2) и в (1), получаем уравнение измерения углов пРедлагаемого автоколлиматора:

З5 с =

2f у (c -о,) = к(ь -с) (4) где k — коэффициент преобразования.

Из выражения (4) видно, что иэме40 няя угол 8, можно получить различные чувствительности автоколлиматора.

Блок регистрации (фиг. 3) работает следующим образом.

45 Импульсы с фотоприемника выделяются селектором 11 импульсов и поступают на счетный вход триггера 12, который формирует импульсы длительностью с, () (фиг. 4д,е), в течение которых счетчик 13 заполняется тактовыми импульсами генератора 14 тактовых импульсов. Синхронизирующие импульсы устанавливают в "0" триггер

12, исключая из его выходного сигнала

55 импульсы от фототока в период обратного хода сканирования (To „). На выходе счетчика 13 формируется двоичный код, соответствующий длительности с,и - .

3 13686

Код длительности, запоминается в оперативном запоминающем устройстве

15 и после окончания измерений совместнО с кОдом длительнОсти Г2 пОступает на вход арифметико-логического устройства 16. Кроме того, на вход арифметико-логического устройства 16 поступают данные с постоянного запоминающего устройства 17, хранящего данные о коэффициенте преобразования

1с в выражении (4) и программу работы арифметико-логического устройства 16.

Фиксация исходного углового положения объекта определяется моментом записи кода в оперативном запоминающем устройстве 15 и может задаваться. оператором или автоматически. После окончания измерений арифметикологическое устройство 16 решает урав- 20 нение (4) и. результат расчета дешифрируется дешифратором 18 и отображается на индикаторе 19.

В автоколлиматоре в качестве излучателя может быть использована лам- 26 па накаливания. Марка может быть вы полнена в виде непрозрачной пластины с круглым отверстием малого диаметра, в качестве светоделителя использована прямоугольная призма или плос копараллельная пластина, а в качестве сканатора — генератор пилообразного напряжения, нагруженный на пьезоэлектрический элемент. Фотоприемник может быть выполнен в виде фотодиода, qr

33 4 в качестве селектора импульсов, в простейшем случае, может быть использовано пороговое устройство на компараторе К55ЧСА2, в качестве триггера— микросхема К155ТВ1 счетчика — микросхема К155ИЕ7. Операционное запоминающее устройство, арифметико-логическое устройство и дешифратор выполнены на однокристальном центральном процессорном элементе КР580ИК80,постоянное запоминающее устройствб — на микросхеме К573РФ1, а индикатор— на светодиодной матрице.

Формула изобретения

Фотоэлектрический автоколлиматор, содержащий оптически связанные источник излучения, марку, светоделитель, объектив, сканатор с источником управляющего напряжения, фотоприемник, предназначенный для установки после светоделителя в отраженном световом потоке, и блок регистрации, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, сканатор механически связан с маркой, автоколлиматор снабжен маской, установленной в фокальной плоскости объектива перед фотоприемником и выполненной в виде двух щелей, расположенных под заданным (не равным /2) углом, одна из которых ориентирована ортогонально траектории сканирования марки.

1368633 ВоУ сиюхрони гации

Фиг. Я

8z фУт

Составитель В. Чулков

Техред Л.Олийицк

Корректор Л. Патай

Редактор А. Шандор

Заказ 273/38 Тираж 680

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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