Фотоэлектрический способ измерения перемещений излучателя и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности - достигается путем устранения погрешностей, обусловленных несимметричным распределением освещенности изображения излучателя за счет компенсации фазы сигнала. При смещении изображения излучателя относительно оптической оси объекти-. ва 1 на выходе фазометра 5 появляется сигнал, пропорциональный углу рассогласования , который отрабатывается системой слежения, состоящей из блока 7 управления и привода 10. При вра щении растра 3 анализатора в противоположном направлении система слежения обрабатывает аналогичный сигнал. Поскольку погрешность, вызванная разъюстировкой оптических элементов, входит в о( с разными знаками в обоих измерениях,то результирующий сигнал от ее величины не зависит. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 2 ил. (О (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 В 21 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4178632! 24-28 (22) 13,11.86 (46) 23,11.88. Бюл. У 43 (71) Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (72) В.П.Солдатов (53) 531. 7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 397750, кл. G Ol В l l/26, 1973.

Авторское свидетельство СССР

У 396550, кл. G 01 В ll/26, 1973. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения повышение точности - достигается путем устранения погрешностей, обуслов2

„.SU„„ 4 9З98 Л ленных несимметричным распределением освещенности изображения излучателя за счет компенсации фазы сигнала.

При смещении изображения излучателя относительно оптической оси объекти-. ва 1 на выходе фазометра 5 появляется сигнал, пропорциональный углу рассогласования, который отрабатывается системой слежения, состоящей из блока 7 управления н привода 10. При вращении растра 3 анализатора. в противоположном направлении система слежения отрабатывает аналогичный сигнал.

Поскольку погрешность, вызванная разъюстировкой оптических элементов, входит в e(с разными знаками в обоих ф измерениях,то результирующий сигнал от ее величины не зависит. 2 с. и

2 з.п.ф-лы, 2 ил. С, 1439398

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых и линейных перемещений излучателя.

Цель изобретения — повышение точности путем устранения погрешностей, обусловленных несимметричным распределением освещенности изображения излучателя за счет компенсации фазы. сигнала, вызванного несимметричностью распределения освещенности.

На фиг.1 изображены графически возможное несимметричное распределение освещенности В =Г(х) в излучателе 15 шириной d в направлении сканирования анализатора изображения, например, линейчатого растра; возможные оптичес. кие сигналы Ф = f(t), формируемые анализатором изображения при сканиро- 20 вании излучателя в противоположных направлениях; на фиг.2 - функциональная схема устройства для осуществления предлагаемого способа, Устройство содержит объектив 1, 25 оптический клин 2, радиально-,секторный растр 3 анализатора изображения, фотоприемник 4, фазометр 5, генератор 6 опорного напряжения (ГОН), блок 7 управления, коммутатор 8, реверсивный электродвигатель 9, привод 10 оптического клина, блок )) питания, При сканировании изображения излучателя по стрелке А фаза оптического сигнала ф = Е(й) относительно

35 фазы опорного напряжения уменьшается на некоторую величину d Ц, зависящую от характера распределения освещенности, 40

После отработки измеренной фазы сигнала g — d p, например, с помощью оптического компенсатора по его шкале можно отсчитать значение измеренного угла, При этом имеет место погрешность измерения из-за уменьшения фазы сигнала на величину дч, После остановки анализатора его снова включают и перемещают в противоположном направлении. При сканировании изображения излучателя в противоположном направлении форма оптического сигнала изменяется (фиг,1в), причем фронты и среды этого сигнала становятся симметричными соответственно срезам и фронтам сигнала, изображенного на фиг..1б, В результате фаза сигнала увеличивается, на величину и компенсатор отрабатывает ее.

Следовательно, результирующая измеренная фаза сигнала при сканировании изображения излучателя в протияоположных направлениях зависит только от величины перемещения излучателя и не зависит от несимметричности распределения освещенности в изображении излучателя, т.е, исключается погрешность измерения„ обусловленная указанной несимметричностью, Устройство работает следующим образом.

При смещении изображения излучателя относительно оптической оси объектива 1 изменяется фаза сигнала с выхода фотоприемника 4 относительно фазы напряжения с ГОН б. На выходе фазометра 5 возникает сигнал, пропорциональный углу рассогласования который через блок 7 подается на привод )О, осуществляюц1ий перемещение оптического клина 2 до тех пор, пока изображение излучателя не вернется в исходное положение, В этом случае фаза сигнала с выхода фотоприемника равна нулю относительно фазы опорного напряжения, что вызывает появление сигнала на входе коммутагора, осуществляющего реверсирование электродвигателя 9 ° В результг re этого растр 3 анализатора врац1ается в противоположном направлении, При симметричном распределении освещенности в изображении излучателя ука-. эанная фаза сигнала с выхода фотоприемника 4 не изменяется, что вызовет появление сигнала на входе коммутатора 8. Поэтому направление вращения растра анализатора возвращается в исходное положение.

В случае несимметричного распределения освещенности в изображении излучателя появляется сдвиг фазы сигнала с выхода фотоприемника 4 относи— тельно опорного напряжения, величина которого пропорциональна смещению энергетической оси изображения излучателя относительно его геометричесУ кой оси, а знак зависит от направления этого смещения. В результате в приводе 10 оптического клина возникает сигнал, обеспечивающий отработку смещения энергетической оси изображения излучателя относительно геометрической,, т,е. компенсации погрешности иэ-эа несимметричного распределения освещенности в изображении излучателя.

Вместо одного вращающегося или поступательно перемещающегося анализатора изображения.в устройстве можно использовать для анализатора изображения с приводами, подключенными к коммутатору, один из которых сканирует изображение излучателя в направлении, противоположном направлению сканирования другого анализатора. Эти анализаторы устанавливают в плоскостях раздвоенных изображений излучателя и включают последовательно. 3а вторым анализатором в этом случае устанавливают второй фотоприемник, подключенный к второму фазометру, электрическч связанному с блоком управления, На вход второго фазсметра подключает второй ГОН, Возможна также установка двух ана- у лизаторов изображения, перемещающихся в одном и том же направлении, на одинаковых расстояних от плоскости изображения излучателя, В этом случае они сканируют изображение излучателя . поочередно во взаимно противоположных направлениях.

Ф о р м у л а и з обретения

1. Фотоэлектрический способ измерения перемещений-излучателя, заключающийся в том, что формируют изображение излучателя, сканируют изображение растровым анализатором в направлении перемещения изображения излучателя, преобразуют оптический сигнал в элект" рический, измеряют сдвиг фаз, определяют величину перемещения излучателя, отличающийся тем,что,с целью повышения точности путем устранен,;я погрешностей из-за несимметричности распределения освещенности в изображении излучателя, компенсируют измеренный сдвиг фаз оптического сигнала, сканируют изображение излучателя растром анализатора в противо- 4 положном направлении, преобразуют оптический сигнал в электрический, изме ряют сдвиг фаз, компенсируют его, а величину перемещения излучателя определяют по величине перемещения компенсатора.

2. Устройство для измерения перемещений излучателя, содержащее объектив, анализатор изображения, выполненный в виде Вращающегося радиально39398 4 секторного растра,фотоприемник, фаэометр, подключенный к нему, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с пелью повышения точности за счет устранения погрешностей из-за несимметричности распределения освещенности в изсбра— жении излучателя, оно снабжено коммутатором, блоком вращения анализатора изображения, блоком пита10 ния, блоком управления, компенсатсром и блоком перемещения компенсатора, один выход блока управления соединен с блоком перемещения компенсатора, 15 другой выход — с управляющим входом коммутатора, предназначенного для подключения блока питания к блоку вращения анализатора изображения, а компенсатор установлен по ходу светового луча перед анализатором изобра.;ения, 0

3. Устройство по п,2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно снабжено светсделительным блоком, установ25 ленным по ходу светового луча после компенсатора и гредназначенным для разделения потока светового излучения на два потока, 9Tcpb:ì анализатором изображения, вторым блоком гращения втсщ рого анализатора изображения, вторым фотоприемником и вторым фазометром, выход коммутатора по ключен также K второму блоку вращения второго анализатора изображения, каждый из анализаторОВ размещен В сООТВ»тстВуюшем световом потоке, анализаторы установлены с возможностью противоположного вращения, генератор опорного напряжения выполнен двухканальным, а каждый из каналов связан с соответствующим анализатором оптически.

4. Устройство по п.2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно снабжено вторым анализатором, анализаторы установлены симметрично фокальной .плоскости объектива, а блок вращения .первого анализатора и генератор опорного напряжения выполнены двухканальнъ1ми, каждый из каналов блока вращения анализаторов кинематически связан с соответствующим анализатором, а каждый из каналов генератора связан с соответствующим анализатором оптически.

1439398

A d/г

1 и8.

Составитель В.Чулков

Техред M.ÄHäûê

Корректор В.Гирняк

Редактор А.Коэориэ

Заказ 6066/39 Тираж 680 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