Фотоэлектрический автоколлиматор

 

Изобретение предназначено для использования в бесконтактных системах слежения за угловым положением . объекта. Целью изобретения является увеличение точности и достоверности измерений. Это достигается путем пропускания излучения от светодиода 1, экранированного диафрагмой 2, че рез оптический блок 3, состоящий из четырех оптических секторов 4 с прямоугольным профилем, и далее - через объектив 5. Луч, отразившись от отражателя 6, меняет свое направление на противоположное, и пройдя опять через объектив 5 и оптический блок 3, попадает на светочувствительные площадки квадрантного фотодиода 7. При перпендикулярности оси к отражателю 6 оптическая система строит четыре изображения дийЛрагмы 2 светодиода 1 , расположенные ваттотную к отверстию диафрагмы по диагоналям квадрантного фотодиода. Электронный блок 8 обработки сигнала фиксирует это положение как нулевое. При изменении положения отражателя 6 меняется и светораспределение на светочувствительных площадках квадрантного фотодиода 7. При этом суммируюгще усилители и дифферен1щальные усилители электронного блока 8 обработки сигнала фиксируют отклонение отражателя 6 .от нулевого положения по двум взаимно пе зпендикулярным осям. 3 ил. 0 СП «.«.

союз соаетсних социАлистичесних

РЕСпУБлин (19) (11) (51) 4 G 01 В 11/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬ ТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4251696/24-28 (22) 21. 04. 87 (46) 30.03,89, Бюл. )Ф 2 (71) Научно-исследоватепьский институт прикладной математики и кибернетики при Горьковском государственном. университете им. Н.И. Лобачевского (72) Л. С. Привер (53) 531, 743 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1185084, кл. С 01 В 2)/30, )984. (54) ФОТОЭЛЕ КТРИЧЕСКИЙ АВТОКОЛЛИ)!АТОР (57) Изобретение предназначено для использования в бесконтактных системах слежения за угловым положением объекта„Целью изобретения является увеличение точности и достоверности измерений. Это достигается путем пропускания излучения от светодиода

1 экранированного диафрагмой 2, че рез оптический блок 3, состоящий из четырех оптических секторов 4 с прямоугольным профилем, и далее — через объектив 5. Луч, отразившись от отражателя б, меняет свое направление на противоположное, и пройдя опять э через объектив 5 и оптический блок

3, попадает на светочувствительные площадки квадрантного фотодиода 7.

При перпендикулярности оси к отражателю 6 оптическая система строит четыре изображения ди,".фрагмы 2 светодиода 1, расположенные вплотную к отверстию диафрагма по диагоналям квадрантного фотодиода. Электронный блок

8 обработки сигнала фиксирует это положение как нулевое. При изменении положения отражателя б меняется и светораспределение на светочувствительных площадках квадрантного фо— тодиода 7. При этом суммирующие усилители и дифференциальные усилители электронного блока 8 обработки сигнала фиксируют отклонение отражателя б от нулевого положения по двум взаимно перпендикулярным осям. 3 ил.

1469345

Изобретение относится к прецизионной измерительной технике, в частности к измерению углового положения объектов с помощью оптико-электрон5 нь|х двухкоардинатных датчиков угла, и может быть использовано в составе бесконтактных систем слежения за угловым положением объекта.

Цель изобретения — повышение точно сти и ст абил ьно сти из мер ений з а счет снижения светопотерь и устранения локальных изменений в яркости излучающей поверхности светодиода.

На фиг. 1 представлена схема пред-15 лагаемого автоколлиматора; на фиг,2схема обработки сигнала; на фиг,3 —. оптический блок.

Фотоэлектрический автоколлиматор содержит (фиг, 1) измеритель в виде светодиода I и,поспедовательно установленные по ходу излучения от светодиода 1 диафрагму 2, оптический блок

3 (фиг. 3), выполненный в виде четырех оптических секторов 4 прямоуголь- 25 ного сечения, объектив 5, отражатель б, предназначенный для скрепления с объектом (не показан) установлену ный в обратном ходе от отражателя 6 позиционно-чувствительчый фотоприем- 3р ник в виде квадрантнога фотодиода 7, а также электронный блок обработки сигнала (фиг. 2), Вершины оптических секторов 4 оптического блока 3 (фиг, 3) расположены на оптической оси, а плоские грани перпендикулярны к ней и вплотную примыкают к объектву 5.

Квадрантный фотодиод 7 выполнен с отверстием в центре, диаметр кото- 4р рого р авен ди аметру диафр агмы 2, а размер светочувствительной площадки

А, В, С, D со стороной, равной двум диаметрам отверстия диафрагмы 2, и установлен на диафрагме 2 соосно с 45 ней со стороны отражателя б таким образом, что линии раздела квадрантов фотодиода 7 совпадают с ребрами оптических секторов 4 оптического блока 3 ° Угол при вершине каждого из оптических секторов 4 определяется из соотношения где D - диаметр диафрагмы 2;

f — фокусное расстояние объектива 5, Электронный блок обработки сигнала (фиг. 2) включает в себя суммирующие усилители 8-11 и дифференциальные усилители 12 и 13. Светочувствительные площадки А, В, С, D квадрантов фотодиода 7 (фиг. 1) подключены попарно к входам электронных блоков обработки сигнала, Эта схема превращает квадрантный фотодиод 7 в совокупность двух независимых дифференциальных фотодиодов 12 и 13.

Устройство работает следующим образом.

Лучи, выходящие из светодиода 1, проходят через оптические секторы 4, объектив 5 и, отразившись от отражателя б,. укрепленного на объекте (не показан), попадают на светочувствительные площадки А, В, С, D квадрантного фотодиода 7. Так как в прямом и обратном направлениях находятся оптические секторы 4, то отраженный луч отклоняется от первоначального напр анления.

В случае, когда оптическая ось автоколлииатора совмещена с нормалью к отражателю б, укрепленному на объекте (не показан), изображения отверстия вплотную примыкают к его отверстию, и расположены вдоль диагоналей квадрантного фотодиода 7. При этом на выходе электронного блока обработки сигналов (фиг. 2) по обеим осям отмечаются нули. При наклоне отражателя б эти изображения оказываются сдвинутыми, что влечет за собой перераспределение энергии, попадающей на светочувствительные площадки А, В, С, D, и электронным блоком обработки сигнала производится оценка величины наклона отражателя по двум взаимно перпендикулярным осям.

Формул а из о бр ет ения

Фотоэлектрический авто коллиматор дпя определения углового положения объекта, содержащий излучатель в виде светодиода и последовательно ycTBHoâëåííûå по ходу излучения от светодиода диафрагму, оптический блок, объектив, отр аж атель, пр едназ наченный для скрепления с объектом, установленный в обратном ходе от отражателя позиционно-чувствительный фотоприемник и блок обработки сигнала,. отличающийся тем, что, 1469345 где D — диаметр отверстия диафрагм;

f — фокусное расстояние объектива. фуад, 2

Составитель В.Минина Редактор T. Парфенова Техред M.Äèäûê Корректор В. Гирняк

Заказ 1348/46

Подписное

Тираж 683

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 с целью повышения точности и стабильности измерений, оптический блок выполнен из четырех оптических секторов с сечением в виде прямоугольного треугольника, вершины которых раз5 мещены на оптической оси, а плоские грани перпендикулярны к ней и примыкают к объективу, позиционно-чувствительный блок выполнен в .виде квадран-1ð тного фотодиода с отверстием в центре, диаметр которого равен ди аметру диафрагмы, и со светочувствительной площадкой, сторона которой равна двум диаметрам отверстия диафрагии, и установлен на диафрагме соос= но с ней. со стороны отражателя таким образом, что линии раздела квадрантов фотодиода совпадают с ребрами секторов оптического блока, а угол при вершине каждого из секторов оптического блока q выбран из соотношения