Оптико-электронное устройство для измерения поперечных смещений

(5 П 4 С 01 В 21/00 г,рдр п,я ИСАНИЕ ЕТЕНИ ликотныи Н,А, дование приа светодио- ССР, ПрибороУ 2, с. 114 СТРОЙССМЕЩЕН 3 Ю 4 ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(71) Ленинградский институт точноймеханики и оптики и Уральский политехнический институт им. С.М.Кирова(56) Цуккерман С.Т., ВеЭкспериментальное исслебора управления лучом ндах. - Известия вузов Сстроение, Т. Х 1/1, 1973,1 16.(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - повьппение точности и расширение диапазона измерений. Источники излучения формируют при помощи электронной схемы питания излучателей модулированное в противофазе излучение с частотным заполнениеми Е, которое преобразуется фотоприемником 18 в электрический сигнал и поступает на сумматор 24. При смещении приемника с заданного направления усилитель-ограничитель 25 формирует сигнал, скважность которого боль ше 2. Реверсивный счетчик 27 регистрирует число импульсов, пропорциональное пространственному отклонению приемника. 3 ил.50 Оптико-электронное устройство для измерения поперечных смещений работает следующим образом. Изобретение относится к контрольно-иэмерительной технике и может бытьиспользовано при регистрации величинпоперечных смещений.Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений за счет электронного сканированияоптической равносигнальной зоны,На фиг, 1 изображена структурная 10схема эадатчика направления и элект -ронной схемы питания излучателей;на Фиг, 2 - структурная схема приемника, на фиг, 3 - диаграммы электрических сигналов. 15Оптико-электронное устройстводля измерения поперечных смещенийсодержит задатчик 1 направления(Фиг. 1), включающий объектив 2, источник 3 излучения, выполненный в виде разделительной призмы 4 и двух излучателей 5 и б, размещенных у еебоковых граней, и электронную схему7 питания излучателей, включающуюгенератор 8 выход которого подключен к входам трех делителей 9-11 частоты, выходы первого 9 и второго 10делителей частоты подключены к входаммодуляторов 12 и 13, а выход третьегоделителя 11 частоты подключен к входу 30генератора 14 треугольных импульсов,при этом выходы модуляторов 12 и 13подключены к излучателям (светодиодам) 5 и 6, а выход генератора 14 тре.угольных импульсов подключен к управляющему входу модулятора 12 и через фазовращатель 15 - к управляющемувходу модулятора 13 и приемника 16(фиг. 2), включающего объектив 17 ифотоприемник 18, выход которого подключен на вход предусилителя 19, авыход последнего - на входы двухполосовых Фильтров 20 и 21,выходы которых через выпрямители 22 и 23 включены на входы сумматора 24, выход которого подключен на вход усилителяограничителя 25, выход последнеговключен на входы дифференцирующей цепочки 26 и реверсивного счетчика 27,при этом на второй и третий входыреверсивного счетчика 27 подключенывыходы дифференцирующей цепочки 26 игенератора 28 опорной частоты, а выход реверсивного счетчика 27 включенна вход индикатора 29. 551 Генератор 8 электронной схемы 7 питания излучателей вырабатывает импульсную последовательность высокой частоты, которая делится делителями 9-11 частоты с различным коэффициентом деления, в результате чего на их выходе возникают прямоугольные импульсы с частотой повторения Г Г Е соответственно. С выхода делите ля 11 импульсы поступают на вход запуска генератора 14 треугольных импульсов, напряжение с выхода которого поступает непосредственно на управляющий вход модулятора 12 и через фазовращатель 15, осуществляющий сдвиг фазы напряжения генератора 14 на 180, - на модулятор 13. В результате с выходов модулятора 12 и 13 снимаются противофазные треугольные импульсы, промодулированные частотами 1, и Г,. Поскольку выходы модуляторов 12 й 13 подключены к излучателям 5 и 6, то излучение от каждого излучателя будет промодулировано в противофазе с частотным заполнениемиПри изменении яркости в каналах источника излучения оптическая равно сигнальная зона смещается по законудР = 1(Е - Е )/2(Е, + Е ) где2 - смещение оптической равносигнальной эоны;Е, и Е- освещенности, создаваемые излучателями 5 и 6;1 - величина линейной частипереходной зоны,Таким образом, противофазная модуляция излучателей 5 и 6 треугольным напряжением обеспечивает электронным способом смещение оптической равно- сигнальной зоны, т.е, наблюдается ее пространственное сканирование.Диаграммы напряжений Б и Ц на излучателях 5 и 6 представлены на фиг. За и 3 б.Излучение, промодулированное частотами Е и Г, собирается с помощью объектива 17 приемника 16 на фотоприемнике 18 и преобразуется в электрический сигнал, который поступает на предусилитель 19. Усиленный пред- усилителем 19 электрический сигнал поступает на полосовые фильтры 20 и 21, настроенные соответственно на частоты Г, и Г 1, в результате чего на их выходе появляется импульсный сигнал соответственно с частотамии Г с огибающей треугольной фор 13704575 10 15 20 25 30 35 40 45 50 мы (диаграммы в и г на фиг, 3). Выделенные выпрямителями 22 и 23 огибающие поступают на вычитающее устройство, выполненное в вице сумматора 24 (диаграмму д на фиг. 3). Усилитель-ограничитель 25 формирует из напряжения положительной полярности разностного сигнала сумматора 24 прямоугольные импульсы (фиг. Зе), которые, поступая на реверсивный счетчик 27, разрешают прямой счет (при наличии положительного импульса на выходе усилителя-ограничителя 25) или обратный (при нулевом уровне выходного напряжения импульсов высокой частоты генератора 28 опорной частоты). Одновременно из сигналов усилителя-ограничителя 25 дифференцирующей цепочкой 2 б формируются короткие импульсы, которые управляют выводом числа импульсов разницы прямого и обратного счета реверсивного счетчика 27 с учетом знака разницы, а затем обновляют показания реверсин" ного счетчика для нового цикла. Выходная информация реверсивного счетчика 27 поступает на индикатор 29,Если приемник находи.ся на линии симметрии сканирования, то амплитуду сигналов с выхода выпрямителей 22 и 23 будут одинаковыми (фиг, Зв и Зг) и тогда суммарный сигнал (фиг.Зд) будет формировать напряжение с усилителя-ограничителя 25 со скважностью 2 и по этой причине количество подсчитанных реверсивным счетчиком 27 импульсов будет равным нулю.Если приемник смещен вверх от линии симметрии сканирования, то амплитуда оптического сигнала с частотой Й, будет больше амплитуды сигнала частоты Г,. В результате с сумматора 24 снимется сигнал (фиг. Зж) с положительной амплитудой сигнала, которая больше отрицательной. В результате усилитель-ограничитель 25 сформирует сигнал со скважностью больше 2 (фиг, Зг) и по этой причине количество подсчитанного реверсивным счетчиком 27 импульсов будет пропорционально пространственному отклонению приемника относительно центра сканирования ввиду выбранной формы противофазных модулирующих напряжений. Формула изобретения Оптико-электронное устройство для измерения поперечных смещений, содержащее задатчик направления, состоящий из оптически связанных объектива и светоделительной призмы, первого и второго источников излучения, расположенных симметрично относительно катетных граней светоделительной призмы, генератор, оптически связанные приемный объектив и фотоприемник, предусилитель, вход которого связан с выходом фотоприемника, первый и второй фильтры, входы которых связаны с выходом предусилителя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, оно снабжено первым, вторым и третьим делителем частоты, последовательно соединенными генератором треугольных импульсов, фазовращателем и первым модулятором, вторым модулятором, первым и вторым выпрямителями, сумматором, последовательно соединенными усилителем-ограничителем, реверсивным счетчиком и индикатором, дифференцирующей цепочкой и генератором опорной частоты, входы первого, второго и третьего делителей частоты связаны с выходомгенератора, выход первого делителя частоты связан с первым входом второго модулятора, второй вход которогоподключен к выходу генератора треугольных импульсов, а выход - к первому излучателю, выход второго делителя частоты подключен к второму входу первого модулятора, выход которого связан с вторым излучателем, выход третьего делителя частоты связан с входом генератора треугольных импульсов, входы первого и второго выпрямителей связаны с выходами первого и второго фильтров соответственно, их выходы - с входами сумматора, выход которого подключен к входу усилителя-ограничителя, выходы генератора опорной частоты и дифференцирующей цепочки связаны с вторым и третьим входами реверсивного счетчика, вход дифференцирующей цепочки подключен к выходу усилителя-ограничителя.Тир НИИПИ Государствен по делам изобрет 13035, Москва, ЖЗаказ 409 Подл иста СССР Производственно-полиграфиче 08 ии и открытийРаушская наб редприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4