Оптико-электронное устройство для определения линейных смещений объекта

СОЮЗ СОНЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 19) 1) 5 0 01 В 21/00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ тут точной р. Системапрямолинейо Руды ННОЕ УСТРОЙСТ ЕЙН 1 1 Х СМЕЕНИ изобрете очности оль Цел вышениния явл за счет ется поустранениягрешности,временной ь аеас ых . по см аинои соста ющеи по итуднословленнои амптабильностьюНа фиг. 1 предьная схема ус нес точни излучения .функциона фиг.2 -строительст техники.ставлена ройства; ОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯРИ ГННТ СССР А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цельизобретения - повышение точности эасчет устранения случайной составляю-.щей погрешности, обусловленной амплитудно-временной нестабильностью источника излучения. Поток излучения от импульсного источника 1 излучения разделяется светоделителем 2 на две части,каждая из которых приходит на соответствующую грань двухгранной призмы 5,установленной в фокусе объектива 6,Изобретение относится к контизмерительной технике и может б льзовано для определения лине ещений объектов в поперечном аправлении в машиностроении,ве и других отрасляхребро которой ортогонально оптическойоси источника 1 и оптической оси объектива 6. В плоскости фотоприемника 7формируется изображение этого ребра.Разделение сигналов, соответствующихпотокам излучения, воспринимаемым одной и другой входными гранями призмы 5, осуществляется путем задержкисигнала, распространяющегося в одномиз каналов светоделителя 2 с помощьюоптической линии 4 задержки, Смещение фотоприемника 7, связанного с объектом, в поперечном направлении относительно оси объектива 6 определяется по сигналу рассогласования амплитуд (импульсных) сигналов с выходафотоприемника 7, соответствующих потокам излучения от двух входных граней призмы 5, линейно связанному с величиной поперечного смещения. Положительный эффект достигается в результате освещения обеих граней призмы 5излучением от одного и того же источника 1 излучения, что компенсируетслучайную составляющую погрешностиот временной нестабильности яркостисвечения источника 1 излучения и обеспечивает таким образом повышение точности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.временная диаграмма, иллюстрирующаяработу устройства.Устройство содержит (Фиг.1) импульсный источник 1 оптическогоизлучения, расположенные по ходу излучения светоделитель 2, светофильтр3 и оптическую линию 4 задержки,установленные соответственно в основном и боковом каналах светоделителя 2, двуграннуюс призму 5, оптически связанную через соответст"вующие грани с выходами светоАильтра 3 и оптической линии 4 задержки, объектив 6, при этом ребро 5призмы 5, общее для ее входныхграней, находится на Аокусном расстоянии от плоскости объектива 6 иортогонально оптической оси источника 1 излучения и оптической оси 20объектива 6, и Аотоприемник 7, усилитель 8, вход которого соединенс выходом Аотоприемника 7, и блоквыделения сигнала рассогласования(на Фиг, 1 не обозначен), образованный первым и вторым элементами 9и. 10 выборки-хранения и синхронизатором 11, входы которых соединеныс выходом усилителя 8, и вычитателем 12, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго элементов9 и 10 выборки-хранения, управляющие входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами синхронизатора 11, третий вы"35ход которого соединен с третьим входом вычитателя выход которого является выходом устройства.Оптическая линия 4 задержки вы".полнена в виде волоконного световода,длина которого не меньше произведенияДлительности импульса источника 1излучения на скорость света в матеРиале световода, а светоАильтр 3 выполнен с коэААициентом пропускания,равным коэААициенту пропускания оптической линии 4 задержки.Устройство работает следующимобразом,Ф 50Импульс 11 (Аиг. 2) длительностьюТ 1, Формируемый источником 1 излучения (Аиг, 1), проходя через светоделитель 2, разделяется на две части. Одна из частей оптического пучКа, проходя по основному каналу све 55тоделителя 2 через светоАильтр 3,попадает на одну из граней призмы 5,другая по боковому каналу светоделителя 2 через оптическую линию 4 задержки - на другую грань призмы 5, претерпевая задержку длительнос-.тью ТЗ. Объектив 6 Аормирует на Аоточувствительной поверхности Аотоприемника 7 изображение призмы 5, грани которой освещаются излучением источника 1 излучения. Поскольку соблюдено условие ТЗТ 1, на выходе Аотоприемника 7 Аормируются два электрических импульса 12 и 13 (Фиг. 2), Длитель-, ность задержки Т 2 определяется временем распространения света от призмы 5 (Фиг. 1) до Аоточувствительной поверхности Аотоприемника 7. Амплитуды импульсов 12 и 13 (Аиг. 2) пропорциональны величинам потоков излучения от соответствующих граней призмы 5 (Фиг. 1), Следовательно, разность ВГ (Фиг. 2) амплитуд импульсов 12 и 13 соответствует величине смещения (в поперечном направлении) Аотоприемника 7 (Аиг. 1), жестко связанного с объектом(на Аиг.1 не показан), с оси объекти-ва 6. Сигналы усиливаются усилителем 8. По Аронту первого импульса синхронизатор 11 с учетом соответствующей задержки переводит первый элемент 9 выборки-хранения в режим хранения. Аналогичным образом по Аронту второго импульса переключается второй элемент 10 выборки-хранения, После дополнительной задержки, необходимой для завершения переходных про-. цессов, синхронизатор 11 вырабатывает разрешающий сигнал для вычитателя 12, на выходе которого Формируется сигнал, пропорциональный разности амплитуд, величина которого линейно связана с линейным смещением объекта.Таким образом, освещение обеих граней призмы 5 излучением от одного и того же источника 1 излучения позволяет устранить случайную составляющую погрешности, связанной с Флуктуациями яркости свечения источника излучения, вследствие тепловых процессов и других дестабилизирующих Факторов, при этом разделение импульсов, соответствующих излучению в разных полуплоскостях, осуществляется путем их разделения во времени с помощью оптической линии 4 задержки, установленной в боковом канале свето- делителя 2.Формула изобретения1. Оптико-электронное устройство для определения линейных смещенийобъекта, содержащее импульсный источ" ник оптического излучения, расположенные по ходу излучения двугранную призму, объектив и Аотоприемник, ребро5 двугранной призмы расположено таким образом, что находится на Аокусном расстоянии от плоскости объектива и ортогонально оптической оси источника излучения и оптической оси объектива, и блок выделения сигнала рассогласования, вход которого соединен с выходом Аотоприемника, о т л и - ч а ю щ е е с я .тем, что с целью повышения точности, оно снабжено све тоделителем, установленным между источником излучения и призмой, светоАильтром и оптической линией задержки с ТЗ)Т 1, где Т 3 - время задержки линии, Т 1 - длительность импульса 20 источника, установленными между светоделителем и призмои соответственно в основном и боковом каналах свето- делителя, блок выделения сигнала рассогласования выполнен в виде двух элементов выборки-хранения и синхронизатора, входы которых объединены и являются входом блока, и вычитателя, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго элементов выборки-хра- . нения, управляющие входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами синхронизатора, третий.,выход которого соединен с третьим входом вычитателя, выход которого является выходом устройства.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оптическая линия задержки выполнена в виде волоконного световода