Фотоэлектрическое устройство для измерения углов

Фотоэлектрическое устройство для измерения углов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ поворота, содержащее основной, установленный на поворотном валу, и считывающий лимбы с нанесенными на их концен трических дорожках радиальными растрами , образующими лрн наложении муаровую картину, а также многофазную систему считывания положения муаровой картины, отличающ.ееся тем, что, с целью упрощения устройства, на лимбах сформированы дополнительные оптически сопряженные i дорожки, коэффициент пропускания через которые на основном лимбе изменяется по гармоническому закону, а многофазная система cчIrгывai ния подключена на считывание дополнительных дорожек с помощью переключателя . 00 со

„.,Я0„„1048314

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

g g С, 01 С 1/06 // G. 01 В 11/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

hO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1- " . """., l

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3440516/18-10 (22) 19.05.82 (46) 15.,10.83. Бюл. И. 38 (72) B. В. Митрофанов . (7 1) Свердловский ордена Трудового Красного Знамени институт им. В. В, Вах рушева

{53) 528.521+531.749 (088.8) (56) 1. Карасик Б. Я. и др. Элементы цифровых систем управления. Л., Наука", 197K с. 143-147.

2. Патент АВстрии Nl 3041001 кл. 42 с, 3, 1972. (54) (57 ) 1. ФОГОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ . поворота, содержащее основной, установ ленный на поворотном валу, и считывающий лимбы с нанесенными на их концентрических дорожках радиальными растрами, образующими при налсюкении муаровую картину, а также многофазную систему считывания положения муаровой картины, отличающееся тем,что,с целью упрощения устройства, на лимбах сформированы дополнительные оптически сопряженные дорожки, коэффициент пропускания через которые на основном лимбе изменяется по гармоническому закону, а многофазная система считывания подключена на считывание дополнительных дорожек с помощью переключаТОЛЯ.

1048314

2. Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что дополнительная дорожка на основном лимбе выполнена

is виде кольца переменной ширины, обра-.

Изобретение относится к угломерным устройствам с автоматическим съемом информации. Фотоэлектрические устройства для измерения углов поворота используются в геодезических и маркшей- 5 дерских приборах, а также в станкостроении и других отраслях техники.

Среди известных фотоэлектрических устройств могут быть выделены системы, основанные на HciIanhaosaHHH основного лимба, имеющего радиальные штрихи, и лимба, имеющего спиральный штрих, шаг . которого соответствует oGHDMy обороту Ц

Благодаря замыканию фотоэлектрической следящей системы создается эффект

35 кинематической редукции, позволяющей

Испольэовать грубые методы измерения угла поворота отсчетного лимба для точ ной оценки дробной части угла поворота .основного лимба.

Такие фотоэлектрические устройства

I оказываются . очень. сложными для изготовления, поскольку предъявляются очень высокие. требования к точности и стабильности положения оптической системы сопряжения лимба.

Известны также фотоэлектрические устройства для измерения углов поворота, основанные на применении.муарового эффекта 2).

Такие устройства содержат лимбы с нанесенными на них радиальными растрами с различным шагом. При наложении растров образуется муаровая картина, цростраиственное положение которой менж И ется при взаимном смещении растров в . пределах шага. Предусмотренная в известных устройствах многофазная система считывания позволяет определить смещение муаровой картины, а тем самым замерить угол разворота лимбов. Повышение точности измерений связано с уменьшением шага растра, а значит к усложнению системы считывания. Одновременно возникает необходимость в использовании отдельного блока для разрешения неодноэованного неконцентрическими окружнос« тями, а сопряженная дополнительная дорожка на считывающем лимбе - в виде кольца постоянной IlIHpHHbl эначности. В известных устройствах с прецизионными растровыми дорожками приходится для разрешения неоднозначности использовать многоразрядные кодовые преобразователи, обеспечивающие только грубое измерение угла разворота.

Цель изобретения - упрощение устрой ства без снижения точности измерений.

Для достижения этой цели в фотоэлект рическом устройстве для измерения углов поворота, содержащем основной, установленный на поворотном валу, и считывающий лимбы с нанесенными на их концентрических дорожках радиальными растрами, образующими при наложении муаровую картину, а та кже многофазную систему считывания положения муаровой картины, на лимбах сформированы дополнительные, оптически сопряженные дорожки, коэффициент пропускания через которые изменяется по гармоническому закону, а много фазная система считывания подключена на считывание дополнительных дорожек через переключатель

Причем дополнительная дорожка на основном лимбе должна быть выполнена в виде кольца переменной ширины, образованного неконцентрическими окружностями, а сопряженная с ней дополнительная дорожка на считывающем лимбев виде кольца постоянной ширины.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 - основной лимб.

Опорный лимб 1 установлен на поворотном валу 2,.а считывающий лимб 3 выполнен как одно целое с зеркальной оптической системой, обеспечивающей построение изображений сопряженных дорожек на лимбах 1 и 3 на считывающей дополнительной жидкокристаллической ячейке 4. Помимо. дорожек 5 и 6 с различным числом штрихов на лимбе 1 образована просветная дорожка 7 в форме кольца переменной ширины, границы которого представляют собой неконцентриче— ские окружности. Центр одной из окруж8314 4

Фаза сигнала на выходе фазометра 18 характеризует угол поворота муаровой картины для соответствующей дорожки и равна (в радианах) углу поворота основного лимба на дополнительной дорожке.;

Для устраненн неоднозначности должны быть правильно подобраны .параметры растровых дорожек.

Так, если число штрихов на дорожке 5 допжно быть равно 10000, то число штрихов на дорожке 6 должно быть равно

100, а точность измерения фазы и угла поворота на дополнительной дорожке должна соответствовать 1/300 от 27(, эквивалентной 1/300 периода изменения муаровой картины.

В сумматоре 19 вычисляется полное значение угла поворота лимба 1, соот-. ветствующее сумме фазовых сдвигов, определенных для каждой дорожки. В процессе сум мирования осуществляется логическая операция исключения значащих цифр в младших разрядах для более гру- бых дорожек, Таким образом, на индикаторе 20 высвечивается значение.угла в долях оборота,а при необходимости н вугловыкмерах.Упрощение устройства согласно ижьбретению связано с исключением многоразрядного кодового преобразователя для грубого измерения угла, необходимого для разрешения неоднозначности, заменой его дополнительными дорожками на лим- . бах. При применении устройства в электронных тахеометрах возможно дальнейшее упрощение благодаря использованию одно-. го и того же цифрового фазомефа при измерении расстояний и углов.

3 104 ностей совпадает с центром лимба .1. ;", Сопряженная с дорожкой 1 дорожка на» лимбе 3 должна иметь форму кольца постоянной ширины, концентричного ценфу лимба. Требуемый "àðìîíè÷åñêèé закон изменения светопропускания через сопряженные дополнительные дорожки. может быть обеспечен и иным путем, например, при использовании техники фотолитогра фии для создания меняющейся оптической 10 плотности дорожки на одном иэ лимбов .

Подсветка лимбов l и 2 осуществляется источником 8.света через световод 9, а свет, прошедший через сопряжен å дорожки, направляется с помощью, 15 световода 10 на фотоприемник 11 многофаэнай системы считывания. К этой скоте » ме принадлежат также опорный генера .тор

12, делитель 13 частоты, многофазный формирователь 14 считывающих импульсов, 20 переключатель 15 дорожек, программный блок 16 управления, фильтр 17 частоты опроса, цифровой фазометр 18, сумма-. тор 19 и выходной цифровой индикатор -20.

Количество окон в считывающей ячейке: 4 ..соответствует числу фаз многофазного формирователя 14 считывающих импульсов, подаваемых через переключатель 15 в со ответствии с сигналами управления or . программного блока 16. Переключение дорожек осуществляется после измерения фазы сигнала, снимаемого с приемника 11 через фильтр 17. На цифровой фазометр...

18 для измерения фазы подается опорное напряжение с генератора 12, фаза которо35

:го условно принимается равной нулю, а.: также масштабные метки времени от фор» мирователя 14 считывающих импульсов.

ВНИИПИ Заказ 791 6/46

Тираж 602 Подписное

Филиал ППП " Патент

C г.Ужгород,ул. Проектная,4