Оптическая система датчика углового положения вала (ее варианты)

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить надежность работы датчика путем уменьшения влияния осевых биений вала, возникающих в процессе эксплуатации датчика. Световой поток от источника, пройдя конденсор, равномерно освещает рабочий участок первого оптического лимба, изображение штрихов которого с помощью объектива проекционной системы проектируется в плоскость рабочего участка второго лимба. Призма прямого зрения с нечетным числом отражающих граней и объектив зеркально переворачивают изображение штрихов первого лимба. При вращении вала с жестко скрепленными с ним лимбами штрихи второго лимба перемещаются навстречу движению изображения штрихов первого лимба. Фотоприемник преобразует промодулированньй сигнал в импульсный фотоэлектрический сигнал, который затем используется для определения угла поворота вала путем от- .считьшания количества импульсов. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. Q (/ :о :о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4G 01 В 11 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3647415/24-28 (22) 28.09.83 (46) 15,05.86. Вюл. N 18 (72) Э.А.Лустберг и Т.А.Горбач (53) 531,742(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1033862, кл. G 01 В 4/26, 1983.

Фотоэлектрические преобразователи информации/ Под ред. Л.Н.Преснухина.

М.: Машиностроение, 1974, с. 302. (54) ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДАТЧИКА УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ВАЛА (ЕЕ ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить надежность работы датчика путемуменьшения влияния осевых биений вала, возникающих в процессе эксплуатации датчика. Световой поток от источника, пройдя конденсор, равномерно освещает рабочий участок первого оптического лимба, изображение штрихов которого с помощью объектива проекционной системы проектируется в плоскость рабочего участка второго лимба. Призма прямого зрения с нечетным числом отражающих граней и объектив зеркально переворачивают иэображение штрихов первого лимба. При вращении вала с жестко скрепленными с ним лимбами штрихи второго лимба перемещаются навстречу движению изображения штрихов первого лимба. Фотоприемник преобра-. зует промодулированный сигнал в им-. пульсный фотоэлектрический сигнал, который затем используется для определения угла поворота вала путем отсчитывания количества импульсов.

2 с.п. ф-лы, 2 ил.

123!4

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в фотоэлектрических преобразователях для измерения угловых перемещений объектов. 5

На фиг.1 представлена оптическая система датчика первый вариант; на фиг ° 2 — то же, второй вариант.

Оптическая система датчика углового положения вала по первому варианту содержит источник 1 излучения и конденсор 2, образующие осветитель

3,. первый оптический лимб 4, проекционную систему, включающую объектив

5, выполненный из двух положительных элементов,. и призму 6 прямого зрения с нечетным числом отражающих граней, например призму Аббе или призму Пехана, второй оптический лимб 7, объектив 8 и фотоприемник 9. Проекционная система установлена неподвижно между лимбами и ориентирована так, что отражающие грани призмы прямого зрения перпендикулярны плоскости, проходящей через ось вала 10 и оптическую ось 25 объектива 5.

Призма прямого зрения расположена между положительными элементами объектива 5. Оба лимба скрепляются с валом 1О соосно между собой, при этом ЗО рабочие поверхности с нанесенными на них радиальными штрихами, параллельны и обращены друг к другу.

По второму варианту проекционная система выполнена в виде поворотной призмы 11, зеркального объектива 12 и второй поворотной призмы 13. Поворотные призмы 11 и 13 скреплены с входной гранью зеркального объектива.

Проекционная система образует моно- !О блок.

Оптическая система по первому варианту работает следующим образом.

Световой пучок от источника 1, пройдя конденсор 2 осветителя 3, собирается на рабочий учасгок первого оптического лимба 4, изображение. штрихов которого с помощью объектива 5 однократного увеличения и призмы 6 проектируются в плоскость рабочего участка второго лимба 7. Призма

6 прямого зрения с нечетным числом отражающих граней и объектив 5 зеркально переворачивают изображение штрихов первого лимба. В результате этого при вращении вала с жестко скрепленными с ним лимбами 4 и 7штриОз 2 хи лимба 7 перемещаются навстречу ,цвижению изображения штрихов лимба 4.

Световой поток, прошедший через штрихи лимба 7 при вращении лимбов 4 и 7, модулируется и принимается объективом 8, которыи направляет его на фотоприемник 9. Фотоприемник 9 преобразует промодулированный сигнал в импульсный фотоэлектрический сигнал, который затем используется для опре,целения угла поворота вала путем отсчитывания количества импульсов.

При вращении вала с жестко закрепленными лимбами 4 и 7 происходит чередование максимумов и минимумов освещенности в плоскости фотоприемника 9 при повороте лимбов 4 и 7 на 1/4 шага штриха лимба.

В предлагаемой оптической системе приближение лимба 4 к проекционной системе на некоторую величину а приводит к удалению изображения штрихов лимба 4 от объектива на ту же величину а .

Вследствие жесткого крепления лимбов 4 и 7 приближение лимба 4 к прое. екционной системе автоматически приводит к удалению лимба 7 от нее. При этом смещение плоскости изображения штрихов лимба 4, вызванное перемещением лимба 4, равно по величине и направлейию смещению плоскости анализа, совпадающей с плоскостью шкалы, нанесенной на лимбе 7.

Таким образом, смещение вала вдоль оси, например, за счет люфтов в подшипниках не приводит к расфокусировке изображения. штрихов лимба 4 в плоскости штрихов лимба 7, что повышает надежность работы датчика.

Работа оптической системы по второму варианту (фиг.2) аналогична работе оптической системы по первому варианту, Отличие заключается в том, что зеркальный поворот изображения штрихов первого лимба 4 осуществляют с помощью проекционной системы, выполненной в виде моноблока, что исключает ее разъюстировку в процессе эксплуатации и, следовательно, способствует увеличению надежности работы дат чика.

Формула изобретения ! ° Оптическая система датчика углового положения вала, содержащая, последовательно расположенные и опти1231 ОЗ чески связанные источник излучения, конденсор, два оптических лимба, один из которых скреплен с валом, объектив и фотоприемник, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью увеличения надежности работы датчика, она снабжена проекционной системой, выполненной в виде призмы прямого зрения с нечетным числом отражающих граней, и объективом, состоящим из 10 двух положительных элементов с общим увеличением, равным единице, проекционная система установлена между лимбами, призма прямого зрения установлена между положительными элемен тами объектива и расположена так, что ее отражающие грани перпендикулярны плоскости, проходящей через ось вала и оптическук ось объектива, 8 Второй лимб жестко скрепляется с 30 валом.

2. Оптическая система датчика углового положения вала, содержащая последовательно расположенные и оптически связанные источник излучения, конденсор, два оптических лимба, один из которых скреплен с валом, объектив и фотоприемник, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью увеличения надежности работы датчика, проекционная система выполнена в виде двух призм, каждая из которых имеет одну отражающую грань, и объектива с увеличением, равным единице, одна из поверхностей которого выполнена с вогнутым зеркалом, а другая †. с контрзеркалом, поверхность объектива с контрзеркалом выполнена B виде плоскости и объектив расположен так, что его поверхность перпендикулярна плоскостям обоих лимбов, обе призмы расположены последовательно по ходу излучения до и после объектива и скреплены с его плоской поверхностью, а второй лимб жестко скрепляется с валом.

12З140З

1О

Составитель H.Coëîóõèí

Техред И.Попович Корректор В.Синицкая

Редактор А,Огар

Заказ 2556/47 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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