Оптико-электронный угломер

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЮ 4 АЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 0% (И) ЕТ Ленина инстиаэрофото льство СС6, 1980. ко-злектронГ.Якушенко 1981,а,ного напряж входом усил выход после един ен торого впадевыходы схем ход последнег оответствуютройства.п.1,оч я соединены с х.дами выходного у2, Угломер по ю щ и й с я тем и щения то оптическ стиблок линейка, состоящ из входных торцо световодных жа по цнлиндрич кой ов, профилирован оверхности с рад ому расстоянию о иусом, равнымбъектива. усГОСФЮВТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССРПб ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ ПИСАНИЕ ИЗО(71) Московский орденатут инженеров геодезии,съемки н картографии(56) 1. Авторское свидете114 838330, кл Й 01 В 11/22. Проектирование оптиных приборов, Под ред. 1 О.в М 1 Машиностроение",с, 116-1 18 (прототип),(54) (57) 1. ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЬЙ УГЛОМЕР, содержащий установленные последовательно объектив, компенсатор и анализатор изображения, два приемникаизлучения, два предварительных усилителя, усилитель с фазовым детектором,генератор опорного напряжения, привод, датчик и выходное устройство,о т л и ч а ю щ и й с я . тем, что,с целью расширения диапазона измерений, он снабжен и - 1 коммутатором,1-схемой совпадения и фазоинвертором, 11 - 2 приемниками излучения,- 2 предварительными усилителями,анализатор изображения выполнен ввиде волоконно-оптического блока из4 световых жгутов, входныв торцы которых имеют прямоугольное сечениеи объединены в виде линейки, каждыйиз жгутов волоконно-оптического блока соединен с соответствующим приемником излучения, с соответствующим усилителями, вход схем совпадения с щим и последующим лителями, выходы единены с первыми вующих коммутатор ду каждогоиз кот нератор опорного третьему и четвер и последующий преятели выходы ФЯ соединены между с через фазоинверто усилителя с фазов второму входу кот соединенные между а выходы последних- и предварительными ы каждой из 11 - 1 оединены с предыдупредварительными усисхем совпадения совходами соответстов, к второму вхоорых подключен генапряжения, а к тому - предыдущий дварительные усили+коммутаторов обой и подключены р к первому входу ым детектором, к срого подключены собой выходы 1 коммутаторов, генератор опор ения соединен с третьим ителя с фазовым детекторо диего подключен к приводу у с компенсатором, выход единен с датчиком, а вычто, с целью повымерений, в волоконнИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может бытьиспользовано, например, в геодезии,метрологии, машиностроении для измерений угловых перемещений. 5Известно устройство для измерениямалых угловых смещений объекта, состоящее из оптически сопряженныхплоского зеркала, связываемого с объек.том, и жестко связанного источника 1 Окогереегного излучения, второго плоского зеркала и регистрирующего блока, выполненного в виде пленочноговолиовода с призменным элементом связи, волоконного мазаичного приемника 15и Фотопреобразователя 1,Известен также оптико-электронный угломер, содержащий установленные последовательно объектив, компенсатор и анализатор изображения, два 20приемника излучения, два предварительных усилителя, усилитель с фазовым детектором, генератор опорного напряжения, привод, датчики выходное устройство. Анализатор 25выполнен в виде призмы, делящейизображение объекта на две части 121,Недостатком угломеров указанноготипа является небольшой диапазон измерений, уменьшающийся по мере повышения требуемой точности и связанный .с нелинейностью статической характеристики компенсатора.Цель изобретения - расширение ди"апазона измерений. Поставленная цель достигается тем, что оптиКо-электронный угломер, содержащий установленные последовательно объектив, компенсатор и анализатор изображения, два приемника 40 излучения, два предварительных усилителя, усилитель с фазовым детектором, генератор опорного напряжения, привод, датчик и выходное устройство, снабжен Ц - 1 коммутатором, 11 - 1"5 схемой совпадения и фазоинвертором, й - 2 приемниками излучения, ц - 2 предварительными усилителями, анализатор изображения выполнен в виде волоконно-оптического блока из50 световодных жгутов, входные торцы которых имеют прямоугольное сечение и объединены в виде линейки, каждый из жгутов волоконно-оптического"блока, соединен с соответствующим .приемни- . 55 ком излучения, а выходы последних - соответствующими предварительными уси- лителями, входы каждой из- 1 схем совпадения соединены с предыдущим и последующим предварительными усилителями, выходы схем совпадения соединены с первыми входами соответствующих коммутаторов, к второму входу каждого из которых подключен генератор опорного напряжения, а к третьему и четвертому - предыдущий и последующий предварительные усилители, выходы - + 1 коммутаторов соединены1)Ф2между собой и подключены через фазоинвертор к первому входу усилителя с фазовым детектором, к второму входу которого подключены соединенные между собой выходы вкоммутаторов,2генератор опорного напряжения соединен с третьим входом усилителя с фазовым детектором, выход последнего подключен кприводу, соединенному с компенсатором, выход которого соединен с датчиком, а выход последнего и выходы схем совпадения соединены с соответствующими входами выходного устройства.Кроме того, с целью повышения точности измерений, в волоконно-оптическом блоке линейка, состоящая из входных торцов световодных жгутов, профилирована но цилиндрической поверхности с радиусом, равным фокусно" му расстоянию объектива. На чертеже изображена блок-схемаоптико"электронного угломера.Оптикс-электронный угломер содержит объектив 1, компенсатор 2, анализатор 3 изображения, выполненный ввиде волоконно-оптического блока изЯ световодных жгутов 4, входные торцы жгутов имеют прямоугольное сечениеи объединены в виде .линейки, приемников 5 излучения, выходной торецкаждого из жгутов волоконно-оптического блока соединен с соответствую.щим приемником 5 излучения, к выходам которого подключены И предварительных усилителей 6, О - 1 схему 7совпадений, 0 - 1 коммутатор 8, генератор 9 опорного напряжения и усилитель с фазовым детектором 10, свыходами предыдущего и последующегопредварительных усилителей 6 соединены схемы 7 совпадения, связанныес первыми входами коммутаторов 8,второй вход каждого коммутатора 8подключен к генератору 9 опорногонапряжения, а третий и четвертый -к предыдущему и последующему предварительным усилителям б,1 163 3Выходы "1 коммутаторов 82подключены непосредственно к усилителю с фазовым детектором 10, угломерсодержит также привод 12, редуктор13, датчик 14 и выходное устройство15.Выход усилителя с фазовым детектором 10 связан с приводом 12, связанным через редуктор 13 с компенсатором 2. Компенсатор 2 через кчнемаОтическую цепь соединен с датчиком14, к которому подключено выходноеустройство 15 К последнему подключены также выходы схем 7 совпадения.Угломер работает следующим образом,Перемещение светящегося объектав плоскости измерений вызывает смещение е 1 о изображения в фокальнойплоскости объектива 1, где расположен анализатор 3 изображения.Изображение, попадая на границураздела входных торцов жгутов 4анализатора в виде волоконно-оптического блока, делится на две части.Световые потоки засвеченных торцовпередаются световодными жгутами 4на соответствующие приемники 5 излучения, Сигналы с приемников 5излучения усиливаются предваритель- ЗОными усилителями 6 и далее поступаютна коммутаторы 8, попарно объединяющие предварительные усилители 6соседних приемников 5 излучения.В связи с тем, что соседние предварительные усилители 6 попарно объединены схемами 7 совпадения, включаются те коммутаторы 8, которые объединяют предварительные усилители 6соседних засвеченных приемников 5 40излучения. Электронная коммутацияобеспечивается подключениемвтороговхода каждого коммутатора 8 к генератору 9 опорного напряжения.Сигналы с коммутаторов 8 подаются 45на усилитель с фазовым детектором 10,При этом возникает необходимость учета знака рассогласования. Если считать, что рассогласования в правойполовине поля анализатора 3 имеют 50знак +а в левой -то направления компенсации их должны быть противоположными. Поэтому сигналы отправой половины поля должны быть 18противофазны сигналам от левой поло. вины, При этом фазовые соотношения для центра поля аналогичны фаэовым соотношениям для части поля, которой присвоен знак "+", Вследствие этого выходы коммутаторов 8 объединены в две группы. Первая объединяет - + 1 коммутаторов 8 и подключается к пер 2 вому входу усилителя с фазовым детектором 10 через фазоинвертор 11.,Вторая группа объединяет вком 2мутаторов 8 и подключается непосредственно к второму входу усилителя с фазовым детектором 1 О. Сигнал с .выхода усилителя с фазовым детектором 10 поступает на привод 12, приводящий в движение оптический элемент компенсатора 2. При этом полярность выходного сигнала определяет направление этого движения в сторону уменьшения рассогласования. При достижении равенства световых потоков, приходящих на соседние входные товцы световодов анализатора 3, сигнал на выходе усилителя с фазовым детектором 10 исчезает и движение компенсатора 2 прекращается. Изменение положений компенеатора 2 фиксируется датчиком 14. Сигнал с датчика 14 подается на выходное устройство 15.Следовательно, обеспечивается точный отсчет измеряемого углового положения объекта. В связи с тем что к выходному устройству 15 подключены схемы 7 совпадения, оно позволяет определить на какой паре соседних входных торцов анализатора 3 находится изображение объекта, при этом фиксируется грубый отсчет измеряемого положения объекта.Профилирование линейки волоконнооптического блока, состоящей из входных торцов световодных жгутов 4, по цилиндрической поверхности с радиусом, равным фокусному расстоянию объектива 1, позволяет повысить точность измерений за счет компенсации нелинейной зависимости между сдвигом изображения в плоскости анализа и измеряемым углом.Таким образом, использование предложенного устройства позволяет увеличить диапазон измеряемых углов при сохранении точности измерений.4/ Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна аказ 6917/33 ВНИИПИ Г по де 113035, Тираж 586 ударственного м изобретений сква, Ж, Ра Подпимитета СССРоткрытийскан наб., д