Устройство для измерения угловых перемещений объекта

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 350 С 01 В 21/00 ЕНИЯ К ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ина ин 54)(57 УГЛОВЫХ,ьщее оптследоваблока ми блокл и.челью пок ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗО(71) Московский ордена Лен ститут инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии(56) 1, Соломатин В.А Якушенков Ю.Г. фазовые оптико-электронные растровые преобразователи угловых и линейных. перемещений,-С 6, "Измерения, контроль, автоматизация", ЦНИИТЗИприборостроения. 1979, вып, 1 ( 17с. 44-51,2. Авторское свидетельство СССР Р 164963 кл. С 01 В 11/26, 1963 (прототип). УСТРО 1 СТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯПЕРЕМЕЩЕНИЙ ООЬЕКТА содержаический блок, установленные по- тельно на выходе оптического одулятор и приемник излучения измерения разности фаз, о т - ю щ е е с я тем, что, с цешения точности измерений, оп,801037069 А тическии блок выполнен в виде автоколлимационной системы с зеркалом связываемым с объектом, блок измерения разности фаз - в виде г-Фаэного генератора опорного напряжения, дешифратора точного отсчета, и ключевых элементов, входы которых соединены соответственно с и-фазным генератором опорного напряжения и дешифратором точного отсчета, суммирующего элемента, соединенного с выходами ключевых элементов, фазометра точного отсчета и регистратора, соединенного с последним, соединенных последовательно фазометра грубого отсчета, преобразователя напряжение - код и дешифратора грубого отсчета, выход которо- Е го соединен с вторым входом регистратора, выход преобразователя напряжение - код подключен к входу дешифратора точного отсчета, приемник излучения соединен с первыми входами ф фазометра грубого отсчета и ФазоМ метра точного отсчета, второй вход последнего соединен с суммирующим элементом, а второй вход Фаэометра гру- Сф бого отчета - с первым выходом и-Фаэ- ф 3 ного генератора опорного напряжения,О10370 20 35 Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для угловых измерений в различных областях техники, напри" мер, при выполнении юстировочных 5 работ.Известны Фазовые оптико-электрон" ные угломеры, содержащие объектив, модулятор, приемник излучения, генератор опорного напряжения и систему 10 обработки сигнала, включающую Фазометр Г 11Недостатком этих устройств явля" ется невысокая точность при крупных растрах модулятора. 15Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения угловых пере-. мещений объекта, содержащее оптический блок, установленные последовательно на выходе оптического блока модулятор и приемник излучения и блок измерения разности Фаз. Устройства содержит также два дополнительных приемника излучения, при этом оптический блок содержит объектив для Формирования изображений двух светящихся объектов. Блок измерения разности Фаз состоит из Фазометра, соединенного с двумя приемниками излу,чения, блока формирования информаци 30 онного сигнала, соединенного с фазометром и со счетчиком, подключенным к второму и третьему приемнику излучения 2 1. Недостатком устройства является низкая точность измерений при крупном растре.Целью изобретения является повышение точности измерений.40Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения угловых перемещений объекта, содержащем оптический блок, установленные, последовательно на выходе оптического бло ка модулятор и приемник излучения и блок измерения разности Фаз, оптический блок выполнен в виде автоколлимационной системы с зеркалом, связываемым с объектом, блок измерения разности Фаз - в виде и -Фазного гене 50 ратора опорного напряжения, дешифратора точного отсчета, П ключевых элементов, входы которых соединены соответственно с п -Фазным генератором опорного напряжения и дешифратором точного отсчета, суммирующего элемента, соединенного с выходами ключе. вых элементов Фазометра точного от 69 зсчета и регистратора, соединенного с последним, соединенных последовательно Фазометра грубого отсчета, преобразователя напряжение - код и дешифратора грубого отсчета, выход которого соединен с вторым входом регистратора, выход преобразователя напряжение - код подключен к входу дешифратора точного отсчета, приемник ,излучения соединен с первыми входами Фазометра грубого отсчета и Фазометра точного отсчета, второй вход последнего соединен с суммирующим элементом, а второй вход фазометра грубого отсчета - с первым выходом й-Фазного генератора опорного напряжения.На Фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на Фиг. 2 - развертка растра; на Фиг. 3 - эпюры сигналов, поясняющие работу устройства. Устройство состоит из автоколлимационной системы, содержащей зеркало 1, связываемое с объектом, объектив 2, оптический светоделительный узел 3, осветительную "систему 4 и щелевую диафрагму 5, модулятора 6, имеющего вид барабана с нанесенным растром, состоящим из чередующихся прозрачных и непрозрачных полос равной ширины, установленного в фокальной плоскости объектива 2, приемника 7 излучения, помещенного внутри барабана модулятора 6, и -Фазного генератора 8 опорного напряжения, выполненного в виде п пар источников излучения и приемников излучения, размещенных по окружности модулятора 6 таким образом, цтобы начальные Фазы сигналов, образующих и-Фазную систему, отличались последовательно на Фазовый угол Ч = - (началь 350 оная Фаза первого сигнала Ч.,= 0, второго - 92 = . , третьего, - г- г=1 -) -киусилительных узлов 9-12, Фазометр 15 грубого отсчета, усилительный узел 9 информативного сигнала и один из усилительных узлов опорного сигнала подключены к Фазометру 13 грубого отсчетапреобразователю Фаза - напряжение), ключевых элементов 14-16 и де- шифратора 17 точного отсчета, соединенного с входами последних, суммирующего элемента 18, соединенного с выходами ключевых элементов 14-16, дешифратора 19 грубого отсчета, преобразователя 20 напряжение - код, выходы которого соединены соответст3 10370 венно с дешифратором 19 грубого от 1 счета и дешифратором 17 точного .отсчета, Фазометра 21 точного отсчета и регистратора 22, соединенного с ним и с дешифратором 19 грубого отсчета, усилительный:узел 9 информативного сигнала соединен с входом Фазометра 21 точного отсчета.Устройство работает. следующим образом, 1 ОНа поверхности модулятора 6 создается автоколлимационное изображение щели диафрагмы 5, а также опорные изображения (марки). На Фиг. 2 показаны положения опорных марок для 4-Фазного генератора 8 опорного напряжения, Опорные сигналы О.1, О 2, О, О+ (Фиг, 3) сдвинуты последователь. но на 90 О. Сигнал О от автоколлимационного изображения щели при нулевом рассогласовании совпадает по Фазе с сигналом О.1. При угловых перемещениях зеркала 1 автоколлимационное изображение щели перемещается, при этом начальная Фаза сигнала О в зависимости от величины перемещения по направлению движения растра (сканирования) изменится на величину .,ьЧ= - 360 , где Т - линейный периах. о30 од растра. Разность Фаз между сигналом с приемника 7 и каждым из опорных сигналов изменится на величину ь и будет складываться из начальней разности Фаз, определяемой Фазировкой генератора 8 опорного напряже-З 5 ния, и величины . й Ч, Разность Фаз между сигналом О и И измеряется Фазометром 13 грубого отсчета (преобразователь Фаза - напряжение) . Напряжение с выхода Фазометра 13 поступа О ет на преобразователь 20 напряжение 69 4код. 1 ешифратор 17 вырабатывает сигнал управления ключевыми элементами 14-16, при этом влюбой момент вре" мени только один ключевой элемент может находиться в открытом состоянии, т.е. сигнал на выходе дешифратора 17 состоит из набора нулей и всегда одной единицы. Кодовая комбинация строится таким образом, что открытым оказывается ключевой элемент 14, 15 или 16 то" го опорного сигнала, для которого разность Фаз между ним и информативным сигналом с приемника 7 меньше ве" личины Ч = 60 . Поэтому Фазометр 13=2.должен измерять разность фаз лишь с точностью до величины Ч = - - , Этот. 360 оЙй сигнал грубого отсчета через дешифра" тор 19 подается в регистратор. Точный отсчет осуществляется Фаэометром 21. Его диапазон измерений может быть мал и составлять величину Ч=этот отсчет также поступает36002 пв регистратор 22, где суммируется с грубым отсчетомТаким образом, точность измерения разности Фаэ и поэтому точность авто" коллимационных измерений повышается, поскольку Фазометр точного отсчета работает в малом диапазоне измерений и обеспечить высокую точность такогЬ Фазометра можно весьма простыми средствами, например, применив Фазовый детектор.Фазовые детекторы имеют в диапазооне Фазовых. углов+ 45 нелинейность статической характеристики преобрао эований 0,53, а в диапазоне 1180- 53 и более. Следовательно, применение четырехфазного генератора опорного напряжения даст воЗможность повысить на порядок точность измерений.103709 Олорнае и 3 ИражеиивДемчик Лазаренко РецактооЗаказ Я 8/1ВНИИПИ Гос дела Моск по113035жилиал ПП ая,П П УюотвимационноеИа 4 юМЕюе Мприление сканирорания Составитель Е.,Глазкова Техреду М.КоштУРа Коррект Тираж 602 Подписидарственного комитета СССР изобретений и открытийа НРашская наб, 8, Й тент", г. Ужгород, ул. Проек