Устройство для измерения перемещений

, К АВТОРСКРМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоциалистическиеРеспублик ои 98783(51)М. Кл,6 01 8 11/00 917 яифстеиОЫ) кеюятет ьььР аа алаи нзобретеике и етерыткк(088.8) Дата опубликования описании 07. 04 .82. А.М.Ре м ц, Ю.НД н а 4 Май дцаэ. и С.Е.ТулумдФан т,.1, ) Московский институт электро ного,машиностроени(54) УСТРОЙСТ 80 ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ 3Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерительным устройствам с использованием детекторов излучения и предназначено .для бесконтактного измерения линейных перемещений и аэимутальных разворотов,Известна оптико-электронная система контроля и управления прямолинейным перемещением, состоящая иззадающей и приемной частей, Задаю-.щая часть содержит объектив, разделительную призму, пару противофазновозбуждаемых светодиодов, полевуюдиафрагму. Приемная часть содержитфотоприемник, конденсатор, объективблок индикации сигнала рассогласования 1).Недостаток устройства заключает=ся в том, что оно позволяет индицировать толька линейные перемещенияпо одной координате объектов, расположенных на небольшом расстоянииот него. 2Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для измеренияперемещений, содержащее пару противофаэно возбуждаемых светодиодов,объектив, фотоприемник, генератор ф импульсов, соединенный с противофаз,но возбуждаемыми светодиодами, усилитель и синхронный детектор 12.Недостатком устройства являютсямалые функциональные возможности,связанные с малым диапазоном измерений, за счет воэможности измеренияобъектов, расположенных между прием. ной и передающей частями устройстваили установки приемной части устройства на объекте.оЦель изобретения -, расширениефункциональных воэможностей и повышение точности измерений.20Поставленная цель достигается темчто устройство снабжено отражателем,связываемым с исследуемым объектом,дополнительной нарой противофазновозбуждаемых светодиодов, блоком8783 4 10 15 25 36 Ф35 4 ф 45 56 55 Устройство работает следующим образом.Блок 16 коммутации соединяет выход генератора 15 импульсов с парой светодиодов 4 и 5. Генератор 15 пооче 3 91 коммутации, соединенным со аветодиб-" дами и аналого-циФровым преобразователем, подключенным к синхронному детектору и блоку коммутации, пары противофазно возбуждаемых светодиодое установлены в взаимно перпенди,кулярных плоскостях симметрично относительно оптической оси объектива таким образом, что их оптические оси пересекаются в Фокусе объектива, в котором размещается Фотоприемник.,Кроме того,: устройство снабжено блоком температурной стабилизации. состоящим иэ соединенных последовательно преобразователя температуры, регулятора и нагревателя, а Фотоприемник, пары противоФазно.возбуждаемых светодиодов, преобразователь температуры и нагреватель устанавливают в герметиэирьванный корпус, стороной которого, расположенной над светодиодами, является объектив.На Фиг,1 изображена блок-схема устройства; на Фиг.2 установка элементов в герметиэированном корпусе.Устройство состоит из герметизиро ванного корпуса 1 с объективом 2, отражателя 3 связываемого с йсследуемым объектом, двух пар противо" Фаэно возбуждаемых светодиодов 4,5 и 6,7, Фотоприемника 8, преобразователя 9 температуры и нагревателя 10, установленных в герметиэирован" ном корпусе 1, причем пары противоФаэно возбуждаемых светодиодов 4,5.и 6,7 установлены в взаимно перпендикулярных плоскостях симметрично относительно оптической оси объек тива 2 так, что их оптические оси пересекаются в его Фокусе, где установлен Фотоприемник 8, регулятор 11, включенного между нагревателем 10 и преобразователем 9 температуры, соединенных последовательно усилителя 12, синхронного детектора 13, анало" го-циФрового преобразователя 14, генератора 15 импульсов и блока 16 коммутации, усилитель 12 соединен с Фотоприемником 8, а блок 16 коммутации соединен с двумя парами противоФаэно возбуждаемых светодиодов 4,5 и 6,7. редно возбуждает светодиоды 4 и 5током прямоугольной Формы, их светчерез объектив 2 поступает на отражатель 3, после отражения фокусируетая объективом 2 и регистрируется Фотоприемником 8, Светодиоды 6 и 7 в зто время не возбуждаются.Между разнесенными световыми пучками светодиодов 4 и 5 образуется зона перекрытия. В принятом за нулевое положении отражателя 3 симметричном относительно зоны йерекрытия световые потоки светодиодов 4 и 5 на Фотоприемнике 8 одинаковы, и переменная составляющая сигнала на его выходе равна нулю. Перемещение отражателя З,из нулевого положения делает световые потоки различными. На выходе Фотоприемника 8 появляется переменная составляющая сигнала с частотой генератора 15 импульсов, амплитуда которого соответствует величине, а Фаза - направлению перемещения отражателя 3. Она усиливаетсяусилителем 12, выпрямляется управляемым от генератора 15 синхроннымдетектором 13 и поступает на измерительный вход аналого-циФрового преобразователя 14, работающего в режиме с внешним запуском, Величина напряжения на входе аналого-циФровогопреобразователя 14 соответствует величине, а полярность - направлениюперемещения отражателя 3. По истечении интервала времени, необходимо"го для установления напряжения на выходе .синхронного детектора 13, блок16 коммутации выдает на аналого-цифровой преобразователь 14 сигнал запуска, и происходит регистрация уста"новившегося значения напряжения,Результат отображается на циФровомтабло, а также в виде кода на выходеаналого-циФрового преобразователя14,. По истечении интервала времени, необходимого для регистрации,блок 16 коммутации соединяет выходгенератора 15 с парой светодиодов 6и 7, Повторяется опиаанный выше процесс, а измерение перемещения отражателя 3 осуществляется по второйкоординате. Во время возбуждениясветодиодов 4 и 5 с выхода блока16 коммутации поступает напряжениес единичным логическим уровнем, вовремя возбуждения светодиодов 6 и7 " с нулевым уровнем. Это напряжениеиспользуется, для установления соответствия между зарегистрированной ф5 918 величиной и координатой, Временная последовательность работы блока 16 коммутации задается посредством содержащихся в нем делителя частоты следования и счетчика импульсов, 5 от генератора 15. Преобразователь 9 температуры с нагревателем 10 осуществляют посредством регулятора 11 термостабилиэацию размещенных в корпусе 1 элементов. 1 ОИзмерение перемещений устройством может производиться как с использованием триппельпризменного отражателя 3,( измеряются только линейные переме" щения исследуемого объекта с уста новленным на нем отражателем 3, так как благодаря конструкции отражателя устройство не реагирует на его азимутальные. развороты, так и с использованием отражателя 3 в виде стра жающей поверхности на неотражающем Фоне 1 измеряются линейные перемещения или аэимутальные развороты исследуемого объекта с установленным на нем отражателем 3). Измерения во а втором случае возможны, когда исследуемый объект совершает только линейные перемещения или только азимутальные развороты,Таким образом, предлагаемое уст" Эв ройство позволяет производить бес" контактные измерения. линейных пере" мещений и аэимутальных разворотов по двум координатам и повысить точность измерений Формированием равно- сигнальной зоны путем частичного перекрытия световых пучков светоди" 783 6но возбуждаемых светодиодов, объектив, фотоприемник, генератор импульсов, соединенный с противофазно возбуждаемыми светодиодами, усилитель и синхронный детектор,о .т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения его функциональных возмож ностей,устройство снабжено отражателем, связываемым с исследуемым объектом, дополнительной парой противофаэно возбуждаемых светодиодов, ,блоком коммутации, соединенным со светодиодами и аналого-цифровым преобразователем, подключенным к синхронному детектору и блоку коммутации, пары противофазно возбуждаемых светодиодов установлены в взаимно перпендикулярных плоскостях симметрично оптической оси объектива таким образом, что их оптические оси пересекаются в Фокусе объектива, в котором размещается Фотоприемник.2, Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности измерений, оно снабжено блоком температурной стабилизации, состоящим из соединенных последовательно преобразователя тем" пературы, регулятора и нагревателя, а Фотоприемник, пары противофазно возбуждаемых светодиодов, преобразователь температуры и нагреватель устанавливают в герметиэированныйкорпус, стороной которого, расположенной над светодиодами, является объектив.одов и фокусировкой подаваемого на Источники информации, фотоприемник светового потока. принятые во внимание при экспертизе1. Исследования по геодезии, аэроФотосъемке и картографии, Вып.2 2 1,формула изобретенияИ ИИИГАиК, 1977, с, 89"922. Авторское свидетельство СССР1. Устройство для измерения пере- по заявке У 2754965/28, мещений, содержащее пару противофаз- кл, 0 01 В 21/ОО, 1979 (прототип).