271059

Союз СоветскихСоциалистических Республик Зависимое от авт. свидетельства ено 031969 ( 1296676/18-24) Кл, 421 т, 38 42 гпд, 3/00 присоединением заявк МПК б 02 Ь б 06) УДК 535.824.3:681.34Приоритет Комитет но делам изобретений и откры1.197 Дата опубликования описания 1 Авторызобретения И, Филимонова Г. Шул т 1 л .: 1,.: ффнящк а а-исследовательскии институт горнои и маркшейдерского дела аявит Й ЕРЕМЕОД РИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ СВЕТОВОГО ЛУЧА В ЦИФРОВО ОПТО-Э Изобретение относи гся к геодезическому, оптическому и оптико-механическому приборостроению, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в приборах и устройствах, в которых необходимо получить значение положения светового луча в цифровом коде.Известен опто-электрический преобразователь перемещений светового луча в код, содержащий кодовые элементы и фотоэлектрические системы считывания.Предложенный преобразователь отличается тем, что оптическая схема его выполнена в виде двух параллельных непрозрачных зеркал с внутренними отражающими поверхностями, расположенными на некотором расстоянии друг от друга. На зеркалах через определенные промежутки в определенной последовательности нанесены щелевые диафрагмы.Цель изобретения - упростить конструкцгпо существуюгцих преобразователей перемещений светового луча в цифровой код с однозначным отсчетом и повысить надежность и точность отсчета,На фиг. 1 изображена схема предложенного опто-электрического зеркального преобразователя последовательного определения положений, который может быть также использован в качестве накопительного преобразователя; на фиг. 2 - схема, поясняющая работу преобразователя; на фиг. 3 - временные характеристики преобразователя; на фиг. 4 - схема опто-электрического зеркального преобразователя одного отсчета (считывания);5 на фиг. 5 - расположение кодовых дорожекна гранях плоскопараллельной пластинки преобразователя, показанного на фиг. 4.На фиг. 1 показано, что исследуемый световой луч А падает на внутреннюю отражаю щую поверхность зеркала 1, отражается отнего на зеркало 2, от последнего еще раз отражается на зеркало 1 и т. д. На зеркалах 1 и 2 через определенные промежутки и в определенной последовательности нанесены щеле вые диафрагмы 3 - -8. Против каждой из щелей соответственно расположены фотоэлементы 9 И.На фиг. 2 показаны несколько положенийисследуемого луча А при его смещении в пре делах измеряемого диапазона (А 1 - Ас).На фиг. 3 приведены временные диаграммытактовых импульсов, вырабатываемых фотоэлементами прп перемещении луча А, как показано на фиг. 2. 1-1 а фпг. 3 ФД- фотоэле мент 9 на фпг. 1, ФД- фотоэлемент 10 нафиг. 1,На фиг, 4 показан преобразователь с многоразрядной кодовой маской, где 15 - плоскопараллельная пластина, 1 б - кодовая до рожка младшего разряда многоразрядногокода, 17 - 19 - кодовые дорожки старших разрядов кода, 20 - 23 - объективы, 24 - 27 - фотоэлементы, 28 - 81 - светонепроницаемые экраны.Количество щелевых диафрагм в преобразователе, показанном на фиг, 1 - 3, а также число кодовых дорожек на противолежащих сторонах плоскопараллельной пластинки преобразователя, показанного на фиг. 4 - о, может быть любым. Их число определяется, О исходя из требуемой точности измерений.Предложенныи опто-электрический зеркальный преобразователь перемещений светового луча в цифровои код работает следующим образом, 15,науч света А падает на зеркало 1 (фиг. 2) под углом а. В этом положении освещена щель диафрагмы д, и. с фотоэлемента 9 (см. фиг. 1) снимается электрический сигнал (см. фиг, 3). 11 ри дальнейших отражениях луча ч от зеркал луч света не попадает ни на одну из щелей. 1 ри перемещении луча Л в положение А 2 он осветит щель диафрагмы 4, в положении Лз - щель 5 и т. д.га фиг. 2 показано, что определенным дискретным положениям луча А будет соответствовать только одна полностью освещенная щель диафрагмы, т. е. сигналы, снимаемые с фотоэлементов, будут соответствовать величине перемещения луча. Ь зависимости от того, какой из элементов засвечен в момент измерения, определяется числовое значение цзмеряемои величины смещения луча, 0 предложенном преобразователе в том случае, если ширина исследуемого луча не превышает ширины щели считываюшей диафрагмы, для определения измеряемой величины может быть использован метод счета (накопления) импульсов, приходящихся на измеряемую величину перемещений. В этом случае число 4 фотоэлементов может быть сведено до двух 1 цо одному на каждую сторону), а сигналы от всех щелей, расположенных на каждой из гранеи, при помощи оптической системы проецируются на соответствующий фотоэле мент.ь том случае, если ширина луча превышает ширину щели считывающей диафрагмы, измеряемая величина определяется по фотоэлементу, сигнал которого появится последним перед моментом измерении.Как видно из приведенных чертежей, в предложенном преобразователе используется многократно отраженный от поверхности зеркал луч света, дто позволило значительно сократить габариты преобразователя за счет того, что два соседних по порядку считывания фотоэлемента расположены на противолежащих зеркалах, а эго позволяет повысить точность преобразования, так как расстояние между двумя соседними считывающими щелями мокет быть сведено до минимума.Точность измерений в предложенном преобразователе зависит от угла падения исследуемого луча на поверхность зеркала, рас стояния между зеркалами и коэффициентом преломления среды, находящейся между зеркаламими.Конструктивно оба зеркала преобразователя могут быть выполнены на двух противолежащих сторонах плоскопараллельной оптической пластины.Наиболее цомехозащцщеннымц типами преобразователей переме;цений в цифровой код являются преобразователи одного отсчета (считывания), позволяющие в любой момент времени однозначно определить измеряемую величину в виде комбинации электрических сигналов, имеющих однозначное значение для каждого из положений, определяемых дискретностью измерений. С этой целью в преобразователе применяются многоразрядные кодовые элементы.В предложенном преобразователе однозначность отсчета достигается тем, что ца одном цз зеркал преобразователя располагаются нечетные кодовые дорожки, начиная с младшего разряда кода, а па другом - четные.1-1 а фиг. 4 показан преобразователь одного отсчета (считывания), в котором оба зеркала 1 и 2 выполнены в иде противолежащих сторон плоскопараллельной оптической пластины.На этих зеркалах расположены кодовые дорожки 16 - 19, причем на зеркале 1 расположены дорожки 1 б и 18, а на зеркале 2 - дорожки 17 ц 19. Дорожка 16 является дорожкой младшего разряда четырехразрядного двоичного кода.Число разрядов кода, наносимое на противолежащие стороны плоскопараллельпой пластины, может быгь и иным, так как оно определяется требуемой дискретностью измерений.1-а каждом цз зеркал кодовые дорожки смещены одна относительно другой, а также относительно кодовых дорожек, расположенных на противолежащем зеркале (см. фиг. 5). Кодовая дорожка укладывается в пределах половины длины отрезка, ограниченного двумя соседними точками отражешгя луча на одном из зеркал.Против каждой из кодовых дорожек расположено по обьективу (20 - 23), цель которых - спроецировать освещенный участок кодовой маски на фотоэлемент (24 - 27), если исследуемый луч светя Л падает на прозрачный элемент кодовой маски разряда кода. Каждое положене лучс Л ОГределцтся комбинацией электрических сигналов, снимаемых с фотоэлементов 24 - -27. Показанное на фцг, 4 положение светового луча А определяется комбинацией сигналов, дающих цифровое значение этой величины в двоичном коде, равное 1001, При перемещении луча Л комбинации электрических сигналов, снимаемых с фотодцодов, будут различными, т. е. каждое цз положений луча А в пределах дискретности отсчета определяется однозначно.Предложенные опто-электрические преобразователи в цифровой код перемещения свето271059 Ру а а 5 аг а,а г 2 вого луа просты по конструкции и позволяюс большей точностью измерять малые перемещения сзетового луча. Предмет изобретения1. Опто-электрическии преобразователь перемещений светового луча в цифровой код, содержащий кодовые элементы и фотоэлектрические системы считывания, отлича 1 оирйсл тем что, с целью упрощения и получения однозначного отсчета, он выполнен в виде 1;араллельиых непрозрачных зеркал с внут 1 епними Отражающими поверхностями, световой луч 1 О отиошспи 1 о к которым направлен иод углом и иа которые нанесены щелевые ДпафРаГМЫ В ПОСЛЕДОВ 11 ТЕЛЬНОСТИ, СООТВЕТ- ству 1 Оцемогоразрядио 1 коду, 1)и 1 е На одном 1 гз зеркал нанесены нечетные кодовые дорожки, а на другом -- четные, а кодовые 5 дорожки на зе 1)калах смецены параллельноОтносительно друг др га в плоскости, перпендикулярной плоскости перемещения светового л ча. 10 2. Преобразователь по п. 1, от,гичиоцийсятем, что, с целью повышения надежности, зеркальные поверхности со щелевыми диафрагмами нанесены на противоположные сто.роны плоскопараллельной оптической пла стины.271059 Фд,/9) фд,/ю( фдз (И/ фд/12( фд /д) т/А/ ф ю(4) АМ М 44Фиг. 3 гз1 ВСоставитель И. Горелова едактор И, Е. Урашзон Текред 3. Н. Тараненко Корректор С, А, Кузовенков Заказ 2201/11 Тираж 480 Подписи ЦНИИПИ Кочитета по дслаги изобретений и открытий при Совете Министров ССС Москва Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова,