Устройство для измерения перемещений

(57) Изобрете тельной техни эочано для ко нейных поверх кий институтСавич,является.мер с нк ожностей рота объе ю источни тво СССР О, 1979. о СССР 00, 1982. в линдричес ражение с бразуется трический кта происх изопреэлекобъе) УСТРОЙСТВ111 ЕИИЙ НИЯ ПЕРЕИЗ СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетелВ 787891, кл. 0 01 В 11Авторское свидетельсВ 1037070, кл. Ц 01 В 2 ние относится к измерике и может быть испольнтроля профиля криволиностей, Целью изобретеповьппение точности изширение Функциональныхза счет измерения углов та. Формируется с по- а 2 света, объектива 3 ой линзы 4 вытянутое етовой марки, которое фотоприемником 10 в сигнал. При повороте одит поворот световой1215004 1 О 15 20 25 30 35 40 марки относительно фотоприемника 1 О.На выхоДе усилительного блока 22 формируется сигнал управления, поворачинявщий цилиндрическую линзу 4 в по 1Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений объектов, имеющих отражающую поверхность, например профиля криволинейных поверхностей лопаток турбины.Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей эа счет измерения угла поворота объекта,На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 вид А на фиг,1; на фиг.3 - вид Б на фиг.1 (положение изображения световой марки относительно фотоприемника).Устройство содержит блок 1 формирования изображения световой марки, состоящий из источника 2 (модулированного) света, объектива 3, цилиндрической линзы 4, установленной в оправе 5, кинематически связайной с дополнительным приводом 6; датчик 7 поворота; фотоприемный блок 8, сос" тоящий из фокусирующего объектива 9, четырехквадрантного фотоприемника 10; блок 11 нахождения разностных сигналов, состоящий из сумматоров 12 - 15, входы которых подключены к четырехквадрантному фотоприемнику 1 О, дифференциальных усилителей 16, 17, входы которых подключены к выходам сумматоров 12 - 15; усилительный блок 18, состоящий пэ последовательно соединенных фазового детектора 19, модулятора 20, усилителя 21 мощности; информационный вход фазового детектора 19 подключен к выходу дифференциального усилителя 16; усилительный блок 22, состоящий из последовательно соединенных фазового детектора 23, модулятора 24, усилителя 25 мощности;информационный вход фазового детектора 23 подключен к выходу дифференложение при котором сигнал с усилительного блока 22 равен нулю. По повороту цилиндрической линзы 4 судято повороте объекта 29. 2 ил. 2циального усилителя 17.; генератор 26, выход которого соединен с управляющими входами фазовых детекторов 19, 23 и управляющим входом источни. ка 2 модулированного света; источник 27 переменного напряжения; привод 28 кинематически связан с.блоком 1 формирования изображения световой марки и фотоприемным блоком 8; информационные входы привода 28 и дополнительного привода 6 подключены соответственно к выходам усили" телей 21, 25 мощности; выход источника 27 переменного напряжения соединен с управляющими входами модуляторов 20, 24, управляющими входами привода 28 и дополнительного привода 6,Измеряют линейное перемещение и угол поворота объекта 29.Устройство работает следующим образом.Параллельные модулированные по интенсивности пучки света, формируемые источником 2 света, подключенным к генератору 26, преобра:зуются объективом 3 и цилиндрической линзой 4 в изображение вытянутой световой марки, проецируемой на отражающую поверхность объекта 29.Изображение вытянутой световой марки переносится фокусирующим объективом 9 в плоскость установки четырехквадрантного фотоприемника 10.Оптические оси объектива 3, цилиндрической линзы 4 фокусирующего объектива 9 расположены в одной плоскости. Электрические сигналы, снимаемые с четырехквадрантного фотоприемника 1 О, поступают на входы сумматоров 12 - 15, входящих в блок 11 нахождения раэностных сигналов.Электрические сигналы, снимаемые с выходов сумматоров 12, 13 и сумма1215004 торов 14, 5, поступают соответственно на входы дифференциальньж усилителей 6, 17, выходные сигналы скоторых поступают на информационныевходы фазовых детекторов 19, 23, вхо.дящих в усилительные блоки 18, 22,на опорные входы которых поступаютсигналы с генератора 26,Постоянные напряжения, формируемые на выходах фазовых детекторов19, 23, преобразуются в переменныенапряжения модуляторами 20, 24, управляемыми источником 27 переменного напряжения, усиливаются по мощности усилителями 21, 25 мощности ипоступают на привод 28 и дополнительный привод 6, на которые также подаются опорные сигналы от источника27 переменного напряжения. Привод 6 осуществляет поворот оправы 5, в которой закреплена цилиндрическая линза 4. Контроль угла поворота оправы 5 осуществляется датчиком 7 поворота.Привод 28 осуществляет одновременное продольное перемещение блока 1 формирования изображения световой марки и фотоприемного блока 8.В исходном положении объекта 29 изображение вытянутой световой марки расположено симметрично относительно линий раздела фоточувствительных плбщадок раздела четырехквадрантного фотоприемника 10 1,Фиг.2).При этом сигналы, снимаемые с четырехквадрантного фотоприемника, равны между собой; напряжения, формируемые на выходах дифференциальных усилителей 16, 17, равны нулю; сигналы, поступающие с усилителей 21, 25 мощности на привод 28 и дополнительный привод 6, также равны нулю.При смещении объекта 28 вдоль оптической оси объектива 3 происходит смещение изображения вытянутой световой марки относительно линий раздела фоточувствительных площадок четырехквадрантного фотоприемника 1 О.При этом сигналы, снимаемые с выходов сумматоров 12, 13, не равны между собой, на выходе дифференциального усилителя 16 формируется постоянное напряжение, знак которого связан с направлением смещения объекта 29, которое преобразуется усилительным блоком 18 в переменное напряжение, поступающее на привод 28, перемещающий блок 1 формирования иэображения световой марки и фотоприемныйблок 8 в положение, при котором напряжение на выходе диФференциального усилителя 6 становится равнымнулю.По величине перемещения блока 1формирования изображения световоймарки и фотоприемного блока 8 судято величине смещения объекта 29.О При повороте объекта 29 вокругоси, перпендикулярной оптическойоси объектива 3 и цилиндрическойлинзы 4 и лежащей в плоскости, через которую проходит оптическая осьФокусирующего объектива 9, происходит поворот иэображения вытянутойсветовой марки относительно линийраздела фоточувствительных площадокчетырехквадрантного фотоприемника 10,20 При этом суммы сигналов, снимаемых с диагонально расположенных фоточувствительных площадок четырехквадрантного йотоприемника 10, неравны между собой, на вьпсоде диффе 25 ренциального усилителя 17 формируется постоянное напряжение, знак которого связан с направлением поворотаобъекта 29, которое преобразуетсяусилительным блоком 22 в переменноенапряжение, поступающее на привод 6,вращающий через оправу 5 цилиндрическую линзу 4 до поло:.;ения, при котором напряжение на выходе дифференциального усилителя 17 становитсяравным нулю,1По углу поворота оправы 5, фиксируемой датчиком 7 поворота, судятоб угле поворота объекта 29.Использование предлагаемого уст 40 ройства позволяет исключить погрешность, связанную с поворотом объек;та, а также расширить его функциональные воэможности за счет измерения угла поворота объекта.45(Формула изобретения Устройство для измерения перемещений, содержащее оптически связан" 50 ные блок формирования изображениясветовой марки, состоящий из источника света и объектива, фотоприемный блок, состоящий иэ фокусирующего объектива и фотоприемника, блок 55 нахождения разностных сигналов, входы которого подключены к выходамфотоприемного блока, привод, вХодкоторого связан с выходом блока наТираж 671сударственного комите ам изобретений и откр сква, Ж, Раушская Подписноета СССРтийнаб., д. 4/5 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна 3 1215004 ахождения раэностных сигналов, выход ся оправе, ось вращения которой совпривода кинематически связан с бло- падает с оптической осью источника ком формирования изображения свето- света и объектива, цилиндрическая вой марки и фотоприемным блоком, линза в оправе установлена перед о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,объективом, дополнительным приводом, с целью повышения точности измере- кинематически связанным с оправой, ний и расширения функциональных воз фотоприемник Фотоприемного блока выможностей за счет измерения угла по- полнен четырехквадрантным, блок наворота объекта, блок формирования ,хождения разностного сигнала снабжен изображения световой марки снабжен 10;дополнительным выходом, связанным с цилиндрической линзой во вращающей- дополнительным приводом