Датчик перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частностк к оп- TOBonoKOHHbw датчикам. Целью изобретения является расширенно диапазона контролируемых перемещений и увеличение точности измерений. Она дости

„„SU„„1427169 А 1 (g1) 4 G 01 В 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И Д ВТСРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 41515С7/24-28 (22) 25.11.86 (46) 30.09. 8, Бвл. У 36 (72) В.И.Попов (53) 531. 71. .531. 14 (088.8) (56) Ав торс с е свидетельство СССР

У 225464, кл. С 01 В 11/02, 1968. (54) ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕШ1Й (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к оптоволоконньи датчикам. Целью изобретения является расшир .ние диапазона контролируемых неремешеш:и и увеличение точности измерений. Она дости1427169

ГаеTLя уВел(!чен((е>! Уронич ОптнчеcкО го сигна;(а, поступанщего от объекта.

Излучатель 16 с помощью светоделителя 10 и объектива 11 равномерно возбуждает световоды 5, которые объединены в группы 6,7,8,9, смещенные друг относительно друга на Т/4. Отдельные световоды в группах также сдвинуты относительно друг друга на T.

Свет, пройдя световоды, отражается от отражателя 1, связанного с объектом.

При перемещении объекта 4 фокальная плоскость линзы 3 последовательно пересекает торць(световодов. По мере приближения фокальной плоскости линзы 3 к торцу снетонода доля свеИзобретение относится к измерительной технике, в частности к оптоволоконным датчикам, и может быть использовано в качестве концевого сигнали5 затора и датчика перемещен(п(в робототехнике.

Цель изобретения — расптирение диапазона контролируемъ(х перемещений и. увеличение точности измерений путем увеличения уровня оптического сигнала, поступающего от объекта перемещений.

На чертеже иэображена схема датчика перемещений. 15

Датчик содержит Отражатель 1, выполненный в виде последовательно расположенных триппель-призмы 2 и линзы 3, меха((ически связанных с обьектом 4 перемещений. Волоконные свето- 20 воды 5 объединены в группы 6-9, торцы световодон которых оптически сопряжены светоделителем 10 и -объективом

11 соответственно с фотоприемниками

12-15. Излучатель 1Ü объективом 11 25 и светоделителем 10 оптически связан со световодаии 5. В каждой группе

6-9 торцы волоконных световодов 5) лежащие против отражателя 1, сдвинуты с постоянным шаГОм Т Один ОтнОси 30 тельно другого вдоль оптической оси.

Групн((6-9 на тех . концах имеют с".âèã на Т/4 одна относительно другой. тоной е (ðã(ï(, возвращающейся по ((ему K объективу 11, увеличив;(ется, достигая максимума в момент совпадения фокальной плоскости с торцом снетовода. На фотоприемниках, которые связаны каждый со своей группой световодов, возникают сигналы с пространственным периодом Т и сдвинутые относительно друг друга на Т/4. Наличие таких сигналов позволяет, используя известные съемы интерполяторов,добиться увеличения точности J(о Т/4, Т/8 ° Увеличение числа волокон в группах приводит к увеличению диапазона измерений в и раэ, где n — число волокон в группе. 1 ил.

Устройство работает следующим о6раэом.

Излучатель 16 с помощью обьектива 11 равномерно возбуждает светоноды 5. С ет распространяется по световодам 5, достигает их концов и выводится. Линза 3 формирует изображение торцов световодов 5 сначала в ходе лучей от концов световодон 5, а затем в ходе отраженных триппельпризмой 2 лучей. При этом, если фокальная плоскость линзы 3 не совпадает ни с одним иэ торцов световодов 5, световая энергия практически рассеивается, не попадая в снетоводы 5.При перемещении объекта 4 фокальная плоскость линзы 3 "наплывает" на концы световодов 5, последовательно пересекая нх торцы. По мере приближения фокальной плоскости линзы 3 к торцу световода 5 доля световой энергии, возвращающейся по нему к объективу 11, увеличивается, достигая максимума в момент совпадения фокальной плоскости с торцом. В этот момент иэображение торца светонода 5 совпадает с самим торцом и большая часть энергии, излученная светонодом, возвращается обратно. Так как волоконные снетоводы группы 6-9 оптически сопряжены с фотоприемниками 12-15 соот((етственно, при перемещении объекта на фо14271 топриемннках возникают сигналы с пространственным периодом Т и сдвинутые один относительно другого на

Т/4.

Наличие таких сигналов позволяет сформировать квадратурные сигналы (т.е. сдвинутые по фазе на П/2), включив фотоприемники попарно через один, т е. 12 с 14 и 13 с 15 по балансной схеме.

Расширение диапазона измерений достигается за счет су.вига с шагом Т концов световодов в группах нэ К волокон. При этом диапазон измерения становится равным Т ° И.

Составитель В.Плетнев

Техред M. Ходанич Корректор Л.Патай

Редактор М.Петрова

4841/35 Тирах 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, X-35, Раушскяя наб., д. 4/5

Заказ

Произ : ственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Шаг Т в группах выбирается в зависимости от требуемой точности измере- 1 ний. Для получения квазисинусоидального сигнала он выбирается в пределах от 1 до 5 диаметров световодов.

В этом случае при обработке сигналов легко реализуется формирование

4,8,а при использовании интерполяторов и большего числа счетнык импульсов на периоде Т, т.е. разрешение датчика достигает Т/4, Т/8 и менее.

69 4

Формула изобретения

Датчик перемещений, содержащий последовательно расположенные излучатель, волоконные световоды и фотоприемник, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона контролируемых перемещений и увеличения точности измерений, он снабжен отражателем, состоящим из триппель-призмы и объектива, оптически связанным со световодами и предназначенным для связи с объектом, дополнительными фотоприемниками и последовательно расположенными светоделите-, лем, оптически связанным с излучателем, и объективом, оптически связанным с другими концами световодов, объединенных в группы, число которых равно числу фотоприемникови которые смещены на конце, обращенном к отражателю, друг относительно друга на расстояние Т/4 вдоль оптической оси отрахателя, а световоды в группах смещены относительно друг друга на расстояние Т в том хе направлении, каждый фотоприемник оптически связан с соответствукщей группой световодов через светоделитель и объектив.