Устройство для определения параметров спиралевидной прорези непрозрачной диафрагмы оптоэлектронного функционального преобразователя

Устройство для определения параметров спиралевидной прорези непрозрачной диафрагмы оптоэлектронного функционального преобразователя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СПИРАЛЕВИДНОЙ ПРОРЕЗИ НЕПРОЗРАЧНОЙ ДИАФРАГМЫ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, содержащее размещенные в светонепрони-цаемом корпусе источник излучения, -первый и второй фотоприемники, прозрачньй диск, закрепленный на входной оси вращения и установлеиньй между источником излучения и первым и вторым фотоприемниками, выходы которых подключены к соответствующим входам выходного дифференциального усилителя, на прозрачном диске установлены аксиально первый и второй оптические фильтры, причем первый оптический фильтр вьшолнен в виде кольца и имеет коэффициент пропускания , изменяющийся в угловом направлении по линейному закону, задающий привод, выходная ось враще ния которого механически связана с входной осью вращения преобразователя и осью вращения движка кольцевого потенциометра задания эталонного напряжения, блок вьщеления разностного сигнала, первый вход которого подключен, к выходу кольцевого потенциометра задания эталонного напряжения, второй вход соединен с выходом выходного дифференциального усилителя, а выход блока вьщеления разностного сигнала, через сервоусилитель соединен с управляющим входом следящего привода, ось вращения которого соосна с осью вращения задающего привода, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности, в него введены датчик эталонного угла, масштабный усилитель, координатограф, датчик текущего угла и эталонный непрозрачный диск с прорезью,, вьшолненной по закону спирали Архимеда, который размещен между вторым оптическим фильтром, выполненным в виде диска, и вторым фотоприемником и закреплен на дополнительной оси вращения, механически связанной с осью вращения следящего привода, с которой механиОд чески связана ось датчика TeKy0jero угла,- выход которого через масштабО ный усилитель подключен к первому О5 входу координатографа, второй вход которого соединен с выходом датчика эталонного угла, механически связанного с осью вращения задающего привода , выход координатографа является выходом устройства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СоцИАлистических

РЕСПУБЛИК (19) (11) ЭС51 G 06 G 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

"«ще

ГОсудАРстВенный кОмитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3474443/24-.24 (22) 22.07.82 (46) 07. 10.84. Бюл. Р 37 (72) С.В.Свечников, А.К.Смовж, И.С.Солдатенков и Н.П.Фомиченок (7 1) Институт полупроводников

АН Украинской ССР (53) 68 1.3(088.8) (56) 1. Белевцев А.Т. Потенциометры.

М., "Машиностроение", 1968.

2. Патент ФРГ Р 23 13997, кл. Н 01 С 10/00, опублик. 1974 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ СПИРАЛЕВИДНОЙ ПРОРЕЗИ

НЕПРОЗРАЧНОЙ ДИАФРАГМЫ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, содержащее размещенные в светонепроницаемом корпусе источник излучения, -первый и второй фотоприемники, прозрачный диск, закрепленный на входной оси вращения и установленный между источником излучения и первым и вторым фотоприемниками, выходы которых подключены к соответствующим входам выходного дифференциального усилителя, на прозрачном диске установлены аксиально первый и второй оптические фильтры, причем первый оптический фильтр выполнен в виде кольца и имеет коэффициент пропускания, изменяющийся в угловом направлении по линейному закону, задающий привод, выходная ось вращения которого механически связана с входной осью вращения преобразователя и осью вращения движка кольцевого потенциометра задания эталонного напряжения, блок выделения разностного сигнала, первый вход которого подключен. к выходу кольцевого потенциометра задания эталонного напряжения, второй вход соединен с выходом выходного дифференциального усилителя, а выход блока выделения разностного сигнала через сервоусилитель соединен с управляющим входом следящего привода, ось вращения которого соосна с осью вращения задающего привода, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены щ

О датчик эталонного угла, масштабный усилитель, координатограф, датчик текущего угла н эталонный непроэоач- (» ный диск с прорезью,. выполненной по закону спирали Архимеда, который Я размещен между вторым оптическим фильтром, выполненным в виде диска, и вторым фотоприемником и закреплен на дополнительной оси вращения, механически связанной с осью вращения следящего привода, с которой механически связана ось датчика текущего угла,. выход которого через масштабный усилитель подключен к первому входу координатографа, второй вход которого соединен с выходом датчика эталонного угла, механически связанного с осью вращения задающего привода, выход координатографа является выходом устройства.

1 1117

Изобретение относится к фотоэлектрической автоматике, измерительной и вычислительной технике и может найти применение для производства оптоэлектронных функциональных преобразо5 вателей (ОЭФП) .

Известно устройство коррекции погрешности электромеханических потенциометров, содержащее ламельный механизм, состоящий из втулки с профилированной внешней поверхностью, по которой скользит один из концов рычага, шарнирно связанный с токосъемником потенциометра. При вращении входной оси потенциометра рычаг ламельного механизма сообщает токосъемнику дополнительное перемещение относительно угла поворота оси, компенсирующее отклонение выходной функции от заданного значения (1) .

Однако этому устройству присуще снижение быстродействия и увеличение момента трогания вследствие трения дополнительных подвижных частей, а также недостаточная вибростойкость 25 профиля.

Наиболее близким к изобретению является устройство для определения закона изменения прозрачного участка теневой маски оптоэлектронного потенциометра, содержащее основной и опорный фотоприемники, источник света, освещающий оба фотоприемника и расположенные между ними подвижные оптические элементы, один из которых, размещенный между источником света и основным фотоприемником, имеет форму непрозрачного клина, а другой, размещенный между источником света и опорным фотоприемником, имеет конфигурацию непрозрачного участка, профиль которого экспериментально определяется по мийимуму погрешности функционального преобразования.

Изменение и фиксация. закона изменения траектории прозрачного участка

45 подстроечного оптического элемента достигаются выполнением последнего в виде стеклянного кольца с нанесенной íà его поверхность непрозрачной пленкой, часть которой срезается

50 в процессе коррекции резцом, закрепленным на микрометрическом столе.

Для автоматизации процесса коррекции используется следящая электромеханическая система, содержащая синхронный датчик эталонного напряжения, устройство сравнения и выделения разностного сигнала, сервоусилитель ббб 2 и управляемый электромеханический привод с закрепленным на нем режущим инструментом (2j .

Недостатком известного корректирующего устройства является низкая точность, обусловленная сложностью создания линейного привода обеспечивающего перемещение, срезание и удаление обрезанных участков непрозрачной пленки при условии перемещения режущего инструмента на малые (порядка нескольких микрон) расстояния, Кроме того, к конструкции этого устройства нельзя применить известный метод уменьшения геометрических погрешностей за счет масштабирования.

Целью изобретения является повышение точности определения параметров траектории прозрачного участка теневой маски (прорези в непрозрачной диафрагме) .

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения параметров спиралевидной прорези непрозрачной диафрагмы ОЭФП, содержащее размещенные в светонепроницаемом корпусе источник излучения, первый и второй. фотоприемники, прозрачный диск, закрепленный на входной оси вращения и установленный между источником излучения и первым и вторым фотоприемниками, выходы которых подключены к соответствующим входам выходного дифференциального усилителя, на прозрачном диске установлены аксиально первый и второй оптические фильтры, причем первый оптический фильтр выполнен в виде кольца, коэффициент пропускания которого изменяется в угловом направлении по линейному закону, задающий привод, выходная ось, вращения которого механически связана с входной осью вращения преобразователя и осью вращения движка кольцевого потенциометра задания эталонного напряжения, блок выделения разностного сигнала, первый вход которого подключен к выходу кольцевого потенциометра задания ,эталонного напряжения, второй вход соединен с выходом выходного дифференциального усилителя, а выход блока выделения разностного сигнала через сервоусилитель соединен с управляющим входом следящего привода, ось вращения которого,соосна с осью вращения задающего привода, введены датчик эталонного угла, масштабный усилитель, координатограф, датчик

3 11176 текущего угла и эталонный непрозрачный диск с прорезью, выполненной по закону спирали Архимеда, который размещен между вторым оптическим фильтром, выполненным в виде диска, и вторым фотоприемником и закреплен на дополнительной оси вращения, механически связанной с осью вращения следящего привода, с которой механически связана ось датчика текущего угла, выход которого через масштабный усилитель подключен к первому входу координатографа, второй вход которого соединен с выходом датчика эталонного угла, механически связанного с осью вращения задающего привода, причем выход координатографа является выходом устройства.

На чертеже представлена блок-схема устройства для определения параметров спиралевидной прорези непрозрачной диафрагмы.ОЭФП..

Устройство содержит источник 1 излучения, первый 2 и второй 3 фото-, приемники, прозрачный диск 4, первый 5 и второй 6 оптические фильтры, эталонный непрозрачный диск 7 с прорезью 8, выполненной по закону спирали Архимеда, входную ось 9 вращения, на которой закреплен диск 4, светонепроницаемый корпус 10, выходной дифференциальный усилитель 11, к соответствующим входам которого подключены выходы фотоприемников 2 и 3, задающий привод 12, источник 13

35 эталонного напряжения, выполненныи в виде кольцевого потенциометра задания эталонного напряжения, блок 14 выделения раэностного сигнала, сервоусилитель 15, следящий при40 вод 16, ось вращения которого соосна входной осью 9 и связана с дополнительной осью 17 вращения, на которой, установлен эталонный непрозрачный диск 7, датчик 18 эталонного угла, 45 датчик 19 текущего угла, масштабный усилитель 20 и координатограф 21.

Выходное напряжение ОЭФП Ч,, выделяемое на выходе усилителя 11, во всех точках i диапазона перемещений входной оси 9 сравнивается с соответствующими значениями эталонного напряжения V задаваемого синхронным источником 13 эталонного напряжения. Сравнение осуществляется при помощи блока 14 выделения разностного сигнала, выход которого соединен с входом сервоусилителя 15, питающего следящий привод 16 оси 17 эталон- ного диска 7. При наличии на входе сервоусилителя 15 сигнала рассогласования AV> привод 16 поворачивает эталонный диск 7 до такого значения текущего угла ;, при котором поло.жение прорези Й обусловит такую интенсивность потока излучения, падающего на линейчатый фотоприемник 3, при которой выходной сигнал ОЭФП сравняется с сигналом эталонного датчика 18, т.е. когда h V; =О. Значения углов, и Ср при этом через соответствующие датчики 18 и 19 эталонного и текущего углов поступают на входы координатографа 21. СигI нал Ч датчика 19 текущего угла усиливается масштабным усилителем 20 с коэффициентом усиления, равным Q, на выходе которого возникает сигнал, пропорциональный величине радиуса.вектора Р, . Это позволяет на координатографе 21 с круговым интерполятором получать искомую зависимость

Я; f Ч;) описывающую форму спиралеУстройство работает следующим образом.

Эталонный диск 7 устанавливается 50 на этапе уточнения формы спиралевидной прорези 8 и после завершения этой процедуры извлекается из корпуса 10 .ОЭФП. Эталонный диск 7 закреплен на дополнительной оси 17, расЫ положенной соосно с входной осью 9.

Форма прорези 8 в эталонном диске 7 описывается выражением

Р; =а ц) где О и

Архимеда, величина которой выбирается из геометрических размеров эталонного диска 11. Входная ось 9 соединена с задающим приводом 12, который механически связан с источником 13 эталонного напряжения, а также с датчиком 18 эталонного угла (p; . Дополнительная ось 17 эталонного диска 7 с прорезью 8 в форме архимедовой спирали соединена со следящим приводом 16, связанным механически с датчиком 19 текущего угла ; . Освещение линейчатого фотоприемника 3 осуществляется через прорезь 8 потоком излучения от источника 1.

5 1117666 б видной прорези 8 вращающейся диафраг- Найденная, описанным образом, мы 7 ОЭФП. При этом координатограф 21 форма спиралевидной прорези вращаюизготовляет в требуемом масштабе щейся диафрагмы ОЭФП, которая размефотооригинал, с которого по известной щается на поверхности радиального методике фотолитографии изготавлива- 5 фильтра, обеспечивает согласование ется вращающаяся диафрагма 7 со спи- пространственных неоднородностей ралевидной прорезью. 8. Изготовлен- источника излучения, оптических ная таким образом диафрагма 7 цент- фильтров и линейчатого фотоприемнирируется с использованием системы ка, чем достигается высокая точность реперных меток и закрепляется на воспроизведения заданного закона поверхности радиального фильтра 6. выходного напряжения ОЭФП, определяюЭталонный диск 7 и дополнительная ось щая технико-экономическую эффектив17 извлекается из корпуса 10 ОЭФП. ность изобретения.

Выход щщцДИ Заказ 7223/35 Тираж 698.. Подаисное

Фвущал ддц "патент", г.Ужгород, ул.Проекткаю, 4