Оптический датчик перемещения
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при конструировании оптических датчиков линейных перемещений, предназначенных для контроля перемещений в диапазонах до 1000 мм. Цель изобретения - повышение точности измерения датчика за счет уменьшения нелинейности выходной характеристики . Световой поток от излучателя 1 попадает на отражатель 3, закрепленный на объекте, а через объектив 4 - на фотоприемник 5, выходной сигнал которого зависит от освещенности его рабочей площадки. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 11/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4805518/28 (22) 18,01.90 (46) 30.09.92. Бюл. ¹ 36 (71) Научно-исследовательский институт физических измерений (72) Т.И.Мурашкина, M.В,Карпов и М.И.Леонова (56) Заявка Японии ¹ 59-40273, кл. G 01 В 17/48, 1983, (54) ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к измеритель Ы 1765689 А1 ной технике и может быть использовано при конструировании оптических датчиков линейных перемещений, предназначенных для контроля перемещений в диапазонах до
1000 мм. Цель изобретения — повышение точности измерения датчика за счет уменьшения нелинейности выходной характеристики. Световой поток от излучателя 1 попадает на отражатель 3, закрепленный на объекте, а через объектив 4 — на фотоприемник 5, выходной сигнал которого зависит от освещенности его рабочей площадки. 2 ил, 1765689
Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано при конструировании оптических датчиков линейных перемещений, предназначенных для контроля перемещений в диапазонах до 1000 мм, Известен ряд оптических датчиков линейных перемещений амплитудного типа, основными элементами которых являются источник излучения, приемники излучения и отражающая перемещающаяся поверхность, Общим недостатком указанных датчиков является значительная нелинейность выходной характеристики, обусловленная нелинейным законом изменения интенсивности отраженного от отражателя светового потока при изменении расстояния от источника излучения до отражающей поверхности.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является волоконное световодное устройство для оптического дальномера, содержащее источник и приемник излучения, установленные в фокусе линз, подводящий и отводящий световоды, собирающие линзы, светоделитель, триппель-призма, В указанном датчике световой поток источника излучения, сформированный оптической системой поступает на триппель-призму, отразившись от нее поступает через оптическую систему на приемник излучения. При удалении триппель-призмы уменьшается интенсивность светового потока, поступающего на приемник излучения. 3а счет этого уменьшается сигнал с выхода приемника излучения, Недостатком указанного устройства является значительная нелинейность выходной характеристики, обусловленная резким снижением чувствительности и реобразования с удалением призмы из-за нелинейного уменьшения интенсивности светового потока, Цель изобретения — повышение точности измерения датчика за счет уменьшения нелинейности выходной характеристики, Для этого в оптическом датчике, содержащем последовательно установленные источник излучения, коллиматор, отражатель, объектив и приемный блок, отражатель выполнен в виде усеченной триппель-призмы со сторонами нижнего и верхнего оснований D u d.îïðåäåëÿåìûìè как
0 дк+ (Зоб + I, (2) где D — длина стороны равнобедренного треугольника нижнего основания;
5 d — длина стороны равнобедренного треугольника верхнего основания; бк — диаметр коллиматора;
do6 — диаметр объектива;
I — расстояние между ближайшими точ10 ками внешних поверхностей коллиматора и объектива.
На фиг.1 приведена упрощенная конструктивная схема предлагаемого датчика; на фиг,2 — конструкция отражателя, 15 Датчик (фиг,1) содержит последовательно установленные излучатель 1, коллиматор
2, отражатель 3, объектив 4, фотоприемник
5, Причем диаметр датчика бд определяется особенностями конструктивного исполне20 ния и рассчитывается по формуле.
,=(— + — )i ок ооб
2 2 (3) При удалении отражателя доля светового потока, попавшая на отражающую поверхность, увеличивается вследствие
55 расхождения и, следовательно, увеличивается отраженный световой поток. Причем в конце диапазона измерения больше всего
"работает" световой поток, идущий вдоль оси датчика, Поэтому потери бокового пото25 Датчик работает следующим образом, Световой поток излучателя 1 Ф, сфокусированный коллиматором 2 попадает на отражатель 3, перемещающийся вдоль продольной оси Х датчика, и, дважды отразив30 шись от его поверхности (фиг,1), через объектив 4 попадает на фотоприемник 5.
При перемещении контролируемого объекта 6 в направлении Х меняется интенсивность светового потока, отраженного от
35 отражателя 3 и поступающего на фотоприемник 5, выходной сигнал которого пропорционален оснащенности его рабочей поверхности.
Следовательно, выходной сигнал фото40 приемника 5 является функцией перемещения, При использовании настоящей конструкции отражателя в начале диапазона измерения происходит потеря части светового
45 потока за счет расхождения пучка света. На фотоприемник попадает только тот световой поток, который падает на грани триппель-призмы. Следовательно, произойдет снижение уровня сигнала в начале диапазо50 на измерения, 1765689
ЪЦ1D2 аd < 2 D2
О + к+ боб+ I
А- АпИе нутс
Составитель М.Минин
Редактор Т,Лошкарева Техред М.Моргентал Корректор Н,Король
Заказ 3379 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ка не сказываются на чувствительности преобразования.
В результате происходит уменьшение нелинейности выходной амплитудой характеристики датчика, связанное с уменьшением чувствительности в начале диапазона измерения.
Формула изобретения
Оптический датчик перемещения, содержащий последовательно установленные источник излучения, коллиматор, отражатель, предназначенный для связи с объектом, объектив и приемный блок, от л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения перемещения, отражатель выполнен в виде усеченной триппельпризмы со сторонами нижнего 0 и верхнего
d оснований, размеры которых определяются выражениями
5 где бк — диаметр коллиматора;
d>o — диаметр объектива;
I — расстояние по оси между ближайшими точками внешних поверхностей коллиматора и объектива.
