Оптоэлектронный измеритель перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 0 01 В 21/00 ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ змерителья является измеритеструкции и возможно(21) 4662101/28(57) Изобретение относится к иной технике, Целью изобретениповышение надежности работыля за счет упрощения его конрасширение функциональных,Ж 1657958 А 1 стей за счет обеспечения измерения угловых перемещений, Оптоэлектронный измеритель перемещений содержит оптически связанные источник 1 излучения (фиг. 3), подвижную светозатеняющую маску 2 (фиг, 2, 3) и фотоприемную матрицу 3, выполненную в виде прибора с зарядовой связью, формироваель 4 фаз, который вырабатывает импульсы запуска фаз ПЗС матрицы 3, Сигналы с выхода матрицы 3 через усилитель 5 поступают на компаратор 6, установленный с помощью регулятора 9 так, чтобы "1" на вго выходе соответствовала уровню сигнала при наполовину освещенном фотоэлементе матрицы 3. С выхода компаратора 6 через первый элемент И - НЕ 7 импульсы2 о И1657958 поступают на счетчик 8 импульсов, где формируется результат. Счетчик и дискриминатор 10, триггер 11 и второй элемент И-НЕ 12 используются для формирования режимов записи и Считывания данных из счетчика 8. Подвижная светозатеняющая маска 2 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано еоптоэлектронных измерителях угловых илинейных перемещений,Целью изобретения является повышение надежности работы измерителя за счетупрощения его конструкции и расширениефункциональных возможностей за счетобеспечения измерения угловых перемещений.На фиг. 1 приведена электронная схемаизмерителя; на фиг. 2 - схема организациипострочной засветки матрицы; на фиг, 3 -конструктивное выполнение измерителя углов.Оптоэлектронный измеритель перемещений содержит оптически связанные источник 1 излучения (фиг, 3), подвижнуюсветозатеняющую маску 2 (фиг. 2 и 3) и фотоприемную матрицу 3, выполненную в видеприбора с зарядовой связью, формирователь4 фаз, выходы которого соединены с соответствующими входами фотоприемной матрицы 3, последовательно соединенныеусилитель 5, вход которого соединен с выходом фотоприемной матрицы 3, компараторб, первый элемент И-НЕ 7 и счетчик 8 импульсов, регулятор 9 уровня срабатываниякомпаратора, выход которого соединен свторым входом компаратора б, счетчик-дискриминатор 10, вход которого соединен спервым выходом формирователя 4 фаз,триггер 11, прямой выход которого соединен с вторым входом первого элементаИ - НЕ 7, а инверсный выход-собнуляющимвходом счетчика 8 импульсов, второй элемент И - НЕ 12, первый вход которого соединен с вторым выходом формирователя 4фаз, второй вход - с выходом счетчика-дискриминатора 10 и входом триггера 11, авыход - с обнуляющим входом счетчика-дискриминатора 10. Подвижная светоэатеняющая маска 2 (фиг, 2 и 3) выполнена со срезомпод острым углом к строке матрицы 3, причем линия среза соединяет центры правогокрайнего фотоэлемента предыдущей строки и левого крайнего фотоэлемента последующей строки матрицы 3,Измеритель работает следующим образом. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50(фиг. 2, 3) выполнена со срезом под острым углом к строке матрицы 3, причем линия среза соединяет центры правого крайнего фотоэлемента предыдущей строки и левого крайнего фотоэлемента последующей строки матрицы 3, 3 ил,Световой поток от источника излучения (фиг, 3) проходит на фотоприемную матрицу 3, задерживаясь частично светозатеняющей маской 2, Светозатеняющая маска 2 способна перемещаться либо прямолинейно (фиг. 2), либо по углу (фиг. 3), меняя число засвеченных элементов матрицы 3, Угол среза а (фиг, 2 и 3) маски 2 выбран таким, чтобы при перемещении его в направлении вдоль строк матрицы 3 засвечивалось последовательно по одному исполнительному элементу матрицы 3, т. е. осуществлялась построчная засветка элементов матрицы, Перемещение маски 2 может осуществляться и вдоль столбцов,Электронная схема измерителя работает следующим образом. Сигнал с выхода матрицы 3 на ПЗС поступает на вход усилителя 5, где усиливается до уровня, необходимого для надежного срабатывания компаратора б, куда он поступает с выхода усилителя 5. Уровень срабатывания компаратора 6 устанавливается регулятором 9 так, чтобы компаратор б вырабатывал "1", соответствующую сигналу с фотоэлемента матрицы 3, освещенного на половину своей фоточувствительной области, Все "освещенные" импульсы с выхода компаратора б проходят первый элемент И - НЕ 7 при наличии "1" на его втором входе и поступают на счетчик 8 импульсов, который заполняется до числа, соответствующего положению границы светотени на матрице 3.Формирователь 4 фаз вырабатывает импульсы запуска фаз ПЗС матрицы 3. Первый выход формирователя 4 фаз, соответствующий первой фазе ПЗС, соединен с входом счетчика-дискриминатора 10, который вырабатывает импульс на выходе при заполнении счетяка 10 до числа 2 =гп и где и - число столбцов. а гп - число строк матрицы 3. Этот импульс перебрасывает триггер 11 в "1", открывая первый элемент И - НЕ 7 для прохода импульсов на счетчик 8. Кроме того, этот импульс подается на второй вход второго элемента И - НЕ 12, на первый вход которого поступают импульсы запуска второй фазы ПЗС с второго выхода формирователя 4 фаз. В момент их совпадения навыходе второго элемента И-НЕ 12 появляется импульс с задержкой относительно первой фазы, который устанавливает счетчик-дискриминатор 10 в "0" для работы на следующем периоде.В следующем периоде, состоящем из 2 импульсов, выходной сигнал счетчика дискриминатора 10 перебрасывает триггер 11 в "0" и импульс с инвертирующего выхода триггера 11 устанавливает в "0" счетчик 8 импульсов. При этом первый элемент И - НЕ 7 не пропускает импульсы с выхода компаратора 6,Происходит считывание показаний счетчика 8 потребителем,Угол среза а светоэатеняющей маски 2 выбирается следующим образом (фиг. 2)Т 1а = дгстдТг игде Т 1 - период матрицы по строам,Т 2 - период матрицы по столбцам,и - число столбцов;ги - число стро матрицы.Разрешающая способность измерителяпри перемещении светозатеняющей маскивдоль строк равнаги Т 1 Т 1Ь -т 9 а ги и и 19 апри диапазоне перемещенийт Т 111=19 аРазрешающая способность измерителя при перемещении маски вдоль столбцов матрицы при развороте направляющих на 90 равнаТ 1 Лг= -п при диапазоне перемещений 12=Т 1 ги.формула изобретения Оптоэлектронный измеритель перемещений, содержащий оптически связанные источник излучения, подвижную светозате няющую маску и фотоприемную матрицу.компаратор и счетчик импульсов, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы и расширения функцио нальных возможностей, он снабжен формирователем фаз, выходы которою соединены с соответствующими входами фотоприемной матрицы, усилителем, вход которого соединен с выходом фотоприемной матрицы.5 выход соединен с первым входом компаратора, первым элементом И.-НЕ, вход кото рого соединен с выходом компаратора, выход соединен с входом счетчика импупь сов, регулятором уровня соабагывания ком паратора, выход которого соединен свторым входом компаратора последовательно соединенными счетчиком-дискрилинатором, вход которого соединен с первым выходом формирователя фаз и триггером 15 прямой выход которого соединен с вторьлмвходом первого элемента И - НГ, иннерс ный выход соединен с обнуляющил вхо дом счетчика импульсов, вторым элементом И - НЕ первый вход котороо 20 соединен с вторым выходом формирователя фаз. второй вход соединен г. вь,ходом счетчика-дискриминатора, выход оедине с обнуляющим входом счетчика-дискриминатора, фотоприемная матрица выг 1 олнена 25 в виде прибора с зарядовой связью. подвижная светозатеняющая маска вь;лилье на со срезом под острым угло ,. где угоп а вычисляется по формуле30а = агстдТ 2 игде Т 1 - период матрицы по строкамТ 2 - период матрицы по столбцал 1 35 и - число столбцов,,.2Составитель С. КонюховРедактор С. Пекарь Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцовааказ 1708 Тираж 387 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5