Устройство для измерений перемещений светового пятна

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения величины перемещений указательных элементов, имеющих сквозное отверстие . Цель изобретения - расширение диапазона измерений и повышение точности измерений. Устройство состоит из оптической системы 3, предназначенной для формирования и проецирования светового пятна на первый четырехквадрантный фотоприемник 1 или на второй четырехквадрантный фотоприемник 2 с помощью зеркала 4. Сигналы с каждой площадки фотоприемника (1 и 2) через коммутатор и аналого-цифровой преобразователь поступают в цифровую вычислительную машину 7. Соотношение сигналов, снимаемых с каждой площадки фотоприемника (1 и 2), однозначно определяет положение пятна на фотоприемнике . По ранее заложенным формулам в программу ЦВМ вычисляет координаты центра светового пятна относительно центра фотоприемника. 1 ил. fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я G 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 4847580/28 (22) 09.07.90 (46) 15,10,92. Бюл, ¹ 38 (71) Казанский авиационный институт им.

А.Н,Туполева и Центральное проектно-конструкторское бюро "Теплоприбор" (72) С.В.Мухортов, В,В.Рожин и Б.П.Шевцов (56) Высокоточные угловые измерения.

Д.А.Аникст, К,М.Константинович, И,В.Меськин и др. Под ред. Ю,Г.Якушенкова. М., Машиностроение, 1987, — с. 480, ил.

Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптикоэлектронных приборов. Учебникдля студентов приборостроительных специальностей вузов. 3-е изд. перераб. и дополн. М., Машиностроение, 1989 — 360 с., ил, Авторское свидетельство СССР

¹1355868,,кл. G 01 В 21/00, 1987.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1296836, кл. G 01 В 21/00, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ СВЕТОВОГО ПЯТНА

„„Я „„1768921 А1 (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения величины перемещений указательных элементов, имеющих сквозное отверстие, Цель изобретения — расширение диапазона измерений и повышение точности измерений. Устройство состоит из оптической системы 3, предназначенной для формирования и проецирования светового пятна на первый четырехквадрантный фотоприемник 1 или на второй четырехквадрантный фотоприемник 2 с помощью зеркала 4.

Сигналы с каждой площадки фотоприемника (1 и 2) через коммутатор и аналого-цифровой преобразователь поступают в цифровую вычислительную машину 7. Соотношение сигналов, снимаемых с каждой площадки фотоприемника (1 и 2), однозначно определяет положение пятна на фотоприемнике. По ранее заложенным формулам в программу ЦВМ вычисляет координаты центра светового пятна относительно центра фотоприемника. 1 ил.

1768921

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике для определения положения и измерений перемещений светового пятна по двум координатам, в частности связанного с каким-либо исследуемым обьектом.

Изобретение может быть использовано для измерения величины перемещений указательного элемента, имеющего сквозное отверстие, например, конца пружины Бурдона, применяемой в манометрах.

Известны различные устройства для двухкоординатных измерений перемещений светового пятна на основе четырехквадрантных разрезных фотоприемников. В принципе действия заложено изменение сигналов, снимаемых с каждой чувствительной площадки фотоприемника, которые зависят от величины освещенных площадей каждой площадки, т.е. от положения светового пятна на чувствительной поверхности фотоприемника. Соотношение вышеназванных сигналов однозначно определяет положение пятна на фотоприемнике, а для уменьшения погрешностей от изменения освещенности светового пятна, нестабильности и неидентичности чувствительности площадок фотоприемника строятся различные суммарно-разностные схемы включения и обработки сигналов с чувствительных площадок; .

Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности и достигаемому результату является устройство, построенное по способу измерения смещений светового пятна.

Это устройство состоит из оптической системы, предназначенной для формирования и проецирования светового пятна на чувствительную поверхность четырехквадрантного фотоприемника.

В этом устройстве предусмотрено уве. личение диапазона измерений путем увеличения размера c BBTo Bol o пятна, однако устройство производит измерение перемещений светового пятна в пределах пока пятно находится на поверхности фотоприемника хотя бы частично, Целью изобретения является расширение диапазона измерений.

Укаэанная цель достигается тем, что устройство, содержащее оптическую систему для формирования светового луча и проецирования его пятна на поверхность четырехквадрантного фотоприемника, снабжено зеркалом, расположенным между оптической системой и фотоприемником для отражения светового луча, выходящего за пределы чувствительной поверхности фотоприемника и вторым четырехквадрантным фотоприемником, расположенным своей чувствительной поверхностью перпендикулярно отраженному от зеркала световому лучу.

5 На чертеже приведена оптическая схема устройства.

Устройство состоит из двух четырехквадрантных фотоприемников 1 и 2, оптической системы 3, которая создает световой

10 поток параллельных лучей и формирует световой луч, падающий под прямым углом на чувствительную поверхность фотоприемника 1 или на зеркало 4, Отраженный от зеркала 4 световой луч падает на второй

15 фотоприемник 2 перпендикулярно к его поверхности.

Формирователем светового луча может служить любой указательный элемент со сквозным отверстием. .20 Последовательность работы устройства следующая. После включения источника излучения (на фигуре не показан) оптической системой 3 создается поток параллельных лучей, После установки формирователя све25 тового луча в оптическую систему, параллельный поток лучей перекрывается формирователем, а через сквозное отверстие в нем формируется и проецируется на фотоприемник 1 световой луч 3 .

30 Далее измеряются сигналы со всех четырех квадрантов фотоприемника 1 и по соотношению этих сигналов по известным методам и схемам(1 ...4) вычисляются координаты Лх1 и Лу центра светового пятна

35 относительно центра фотоприемника 1, При перемещении формирователя светового луча в плоскости перпендикулярной световому лучу перемещается и световойлуч, прошедший отверстие. При дальней40 шем перемещении луча он может выйти за пределы чувствительной поверхности фотоприемника 1. Конструктивно устройство Bblполнено так; что в этом случае луч 3 проектируется на второй фотоприемник 2, 45 отразившись от зеркала 4. Аналогично вышеописанному вычисляются. координаты

Ах2 и Лyz центра светового пятна относительно центра фотоприемника 2. Абсолютные перемещения центра светового луча по

50 осям х и у определяются

hx =Лхг — Ьх + 1 х j V= Лу2 4 у1 где Lx — расстояние в направлении оси X между центральными осями световых лучей, 55 выходящих из оптической системы 3 и падающих на центры фотоприемников 1 и 2.

Настройка устройства на различный диапазон измерения перемещения Лх производится изменением расстояния LX путем

1768921 перемещения и фиксации зеркала 4 по оси х.

Составитель С. Мухортов

Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор Н, Король

Редактор

Заказ 3636 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

В качестве источника излучения в оптической системе 1 устройства может быть применен светодиод с ИК-излучением (АЛ107Б), а формирование и проецирование светового пятна на фотоприемник может быть осуществлено с помощью планки со сквозным отверстием необходимого диаметра, помещенной между источником излучен ия и фото п рием ником. В качестве фотоприемника может быть использован четырехквадрангный разрезной фотодиод типа ФД-19 КК, включенный в фотодиодном (фоторезистивном) режиме.

Таким образом, заявляемое устройство позволит расширить диапазон измерений перемещений по сравнению с sn-.ìîûèûì диапазоном при применении одного фотоприемника, Формула изобретения

Устройство для измерений перемеще5 ний светового пятна, содержащее опги ески связанные оптическую системы для формирования светового луча и четырехквадрантный фотоприемник, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения

10 диапазона измерений, оно снабжено зеркалом, расположенным между оптической системой и фотоприемником для отражения светового луча, выходящего за пределы чувствительности фотоприе.. ника, вторым че15 тырехквадрантным фотоприемником, расположенным чувствительной поверхностью перпендикулярно отоаженному от зеркала световому луч.