Оптико-электронное устройство для измерения линейных перемещений

,СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 601 8 21 00 ЕНИЯнрсконым ихни че м и ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТ ИСАНИЕ И ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(.71) Специальное конструктотехнологическое бюро с опыт роизводством Минского радиоте ского института(56) 1. Авторское свидетельствой 194330, кл, 0 01 В 9/02, 1965,2, Авторское свидетельство СССРИ 781558) кл. С 01 В 11/00, 1980(54)(57) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее .оптическую систему для формирования интерференционных или муаровых полос, дискреный фотопреобразователь, оптическисвязанный с системой формированияинтерференционных или муаровых полос, последовательно соединенныеблок формирователей, подключенныйк дискретному фотопреобразователю801035419 блок счета и блок индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения измерения угловых смещений, блок формирователей выполнен с двумя выходами и состоит из усилительного узла, коммутатора и элемента И, соединенных последовательно генератора тактовых импульсов и узла управления, выходы усилительного узла и основные выходы узла управления сое динены с коммутатором, выход которого соединен с первым входом элеента И и входом узла управления, ервый дополнительный выход которого соединен с вторым входом элемента И, а второй является вторым выходом блока формирователей и соединен с вторым входом блока счета, выход генератора тактовых импульсов соединен с третьим входом элемента И, выход которого является первым выходом блока формирователей и подключен к первому входу блока счета.10 Я 119 1Изобретение относится к иэмери"тельной технике и может быть исполь"зовано для измерения смещений контролируемых объектов, в частностидля измерения угловых колебаний, например при виброиспытаниях иэделий.Известно оптико-электронное уст"ройство для измерения линейных раэме.ров деталей, содержащее интерферометр с кареткой, интерференционный 10модулятор с источником модулирующихколебаний, дополнительную светоде-.лительную пластину, две целевые диафрагмы, два Фотоэлектрическихпреобразователя, два усилн теляпеременного тока, два фазовых демодулятора реверсивный счетчик и интерполятор интерференцыонной полосы Г 1Недостаток устройства - использование двух каналов обработки сигнала, что обусловливает высокиетребования к настройке и приводит кпонижению точности измерения, а такжеусложняет измерение угловых колебаний объекта,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является оптико-электронное устройство дляизмерения линейных перемещений, содержащее оптическую систему для Формирования интерференционных или муаровых полос, дискретный фотопреобразователь оптически связанный ссистемой Формирования интерференционных или муаровых полос, последо-вательно соединенные блок Формирователей подключенный к дискретномуфотопреобразователю блок счета иблок индикации 2 ,40Недостаток известного устройствасложность измерения угловых колеба"ний объекта, обусловленная тем,что при наличии угловых смещений объек; а происходит расхождение опорного и сигнального пучков на выходесистемы для Формирования интерФеренционных полос, например, интерФерометра на угол, равный углу поворота объекта, Это приводит к изменению пространственной частоты следования интерференционных или муаровых полос, что ведет к попаданиюна светочувствительный слой дискретного Фотопреобраэователя не однои а нескольких инртерференционных или муаровых полос, ширина которых может изменяться и усложняетих счет 2Цель изобретения " расширениеФункциональных воэможностей эа счетобеспечения измерения угловых смеще.ний,Указанная цель достигается тем,что в оптико-электронном устройстве для измерения линейных перемещений, содержащем оптическую систе"му для Формирования интерференционных или муаровых полос, дискретныйФотопреобразователь оптически связанный с системой формирования интерФеренционных или муаровых полос,последовательно соединенные блок формирователей, подключенный к дискретному Фотопреобразователю, блок счета и блок индикации, блок Формирователей выполнен с двумя выходами исостоит из усилительного узла коммутатора и элемента И, соединенных последовательно генератора тактовыхимпульсов и узла управления, выходы усилительного узла и основныевыходы узла управления соединеныс коммутатором, выход которого соединен с первым входом элемента Ии входом узла управления первыйдополнительный выход которого соединен с вторым входом элемента И,а второй является вторым выходомблока Формирователей и соединен свторым входом блока счета, выходгенератора тактовых 4 мпульсов соединен с третьим входом элемента И,выход которого является первым выходом блока формирователей и подключен к первому входу блока счета,На чертеже изображена блок-схемапредлагаемого устройства.Устройство состоит из оптической системы 1 для формирования интерференционных или муаровых полос,соединенных последовательно, дис кретного фотопреобразователя 2, блока3 Формирователей, блока ч счета иблока 5 индикации, Блок Формирователей выполнен в виде соединенныхпоследовательно усилительного узла6, коммутатора 7 и элемента 8 И,генератора 9 тактовых импульсов иузла 10 управления, соединенногос ним.Устройство работает следующим образом.дискретный фотопреобразователь 2служит для преобразования оптиче:кого сигнала в электрический и содержит систему параллельных электрически изолированных Аотоприем3 10 ников, причем ширина одного светоцув, ствительного слоя их выбрана меньше ширины интерференционной или муаровой полосы при максимальной частоте их следования, При наличии угловых смещений объекта происходит расхождение опорного и сигнального пучков на выходе оптицеской системы 1 формирования интерференционных или муаровых полос на угол, равный углу поворота объекта, Расхождение пучков приводит к изменению ширины интерференционных или муаровых полос на величину, равную2 Б 1 п 1где Ь - ширина одной интерференционной или муаровой полосы" длина волны источника монохроматического излучения;угол между опорным и сигналь"ным пучком.фиксируя значение ширины интер" ференционных или муаровых полос, попадающих на дискретный фотопреобразователь 2 можно однозначно оп" ределить угловые колебания объекта;Рси с 1 аО(О (2где 0 - угол отклонения поверхностиконтролируемого объекта отвертикальной плоскости, нормальной к падающему на неепучкуР - радиус окружности, создаваемой с выхода монохроматического излучателя;с - расстояние от контролируемогообъекта до плоскости, на которой сходятся опытный и сиг.нальный пучокКроме того, угловые колебания поверхности контролируемого объекта происходят в одной, например, вертикальной плоскости, В исходном состоянии, когда плоскость контролируемого объекта нормальна, к падающему на нее пучку, с выхода монохроматицеского излучателя выделяются из интер" Ференционной картины две полосы (с максимальной и минимальной освещенностью) которые проектируется на приемную часть дискретного Фотопреобразователя 2, ширина которого равна ширине выделения полос, При нориапьных смещениях объекта происходи 1 перемещение границы раздела двух ин.терференционных полос по светочувствительной поверхности диекретного фотопреобразователя 2, при этом ширина интерференционных полос остается неизменной. В слуцае, если кон" тролируемый объект имеет угловые колебания своей поверхности, то изме" няется пространственная частота 10 следования интерференционных по"лос, т.е, изменяется их ширина.выхода дискретного фотопреобразователя 2 снимаются электрические сигналы, которые подаются на вход усилительного узла 6, с выхода которого снимается или "0" или "1" в зави.симости от того; какая полоса в данный момент находится на светочувствительной поверхности Фотоприемника дискретного фотопреобразователя 2. Усилительный узел б при этом может состоять, например, из усилителей аналоговых сигналов и компараторов с заданным порогом срабатывания. Генератор 9 тактовых иипульсов Формирует на выходе последователь" ность прямоугольных импульсов, которые поочередно через удел 10 управления и коммутатор 7 опрашивают состояние фотоприеиников диснрет" ного Фотопреобразователя 2, На выходе коммутатора 7 Формируется последовательность импульсов, ширина которых определяет ширину интерферен ционных или муаровых полос проектируеиых на дискретный Фотопреобразователь 2. Импульсы с выхода коммутатора 7 поступают на первый вход элемента 8 И, и в момент перехода их из состояния "0" в состояние "1" 40идет разрешение по первому входу элемента 8 И, что дает возможность прохода импульсов с генератора 9 тактовых импульсов через элемент 8 И на вход блока 4 счета. В момент, когда импульс с выхода коммутатора 7 переходит из состояния "1" в состояние "Он через узел 10 управления Формируется импульс запрета, который подается на второй вход эле,мента 8 И, и тем самым, блокируетпрохождение импульсов с выхода генератора 9 тактовых импульсов на вход блока 4 счета, пока не закончится опрос всех фотоприемников дискрет ного Фотопреобразователя 2 в данноипериоде опроса, По окончании каждого цикла опроса с второго допол.- нительного выхода узла 1 О управле10351 Ч лсоставитель Б,ГлазТехред Т.Фанта ваКорректо С,Лисин о Тираж о 02Государственелам изобретосква, 3-35,дписн НИИПИ ого комитета ССС ний и открытий Раушская наб дФилиал ППП "П Патент , г, Ужгород, ул. Проектная,ния Формируется короткий импульс, которыи поступает на блок ч счета, и. инФормация с блока ч счета заносится в блок 5 индикации, Узел 10 управ. - ления Формирует также в конце каждого цикла опроса импульс разрешенияидущий на второй вход элемента 8 И,Частота импульсов с выхода генератора 9 тактовых импульсов выбирается не меньше удвоенной максимальчнои частоты следования интерФеренционных или муаровых полос, а ширина одного светочувствительного слоя Фотог 1 риемника дискретного Фатопреобразователя 2 должна быть не больше самой узкой интерФеренционной и пи муаровой полосы р полу чаймОЙ при угловых колебаниях объекта. При этом величина угла, на который смеща" ется объект, относительно своей вертикальной плоскости, может быть определена из выражения 2.Т5 8:2где 8 - угол, на который смещаетсяобъект;3 - длина волны источника моно 1 О хроматического излучения;Т - период следования импульсовс выхода генератора тактовыхимпульсов;число импульсов, зарегистрированных блоком индикации,Таким образом, за счет предлагаемого выполнения блока Формирователеи, обеспечивается возможность измерения угловых отклонений исследуемо 20 го объекта,