Оптоэлектронный измеритель перемещений

Оптоэлектронный измеритель перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение надежности работы измерителя за счет упрощения его конструкции и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения угловых перемещений. Оптоэлектронный измеритель перемещений содержит оптически связанные источник 1 излучения (фиг. 3). подвижную светозатеняющую маску 2 (фиг. 2, 3) и фотоприемную матрицу 3, выполненную в виде прибора с зарядовой связью, формировдтрль 4 фаз, который вырабатывает импульсы запуска фаз ПЗС матрицы 3 Сигналы с выхода матрицы 3 через усилитель 5 поступают на компаратор 6, установленный с помощью регулятора 9 так, чтобы 1 на его выходе соответствовала уровню сигнала при наполовину освещенном фотоэлементе матрицы 3. С выхода компаратора 6 через первый элемент И-НЕ 7 импульсы 2°2 Iм m-t № t Уст О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 21/00

ГОСУДАP СТВЕ ННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2o2 2и (21) 4662101/28 (22) 13.03.89 (46) 23.06.91. Бюл. М 23 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В. М. Агеев и А. А, Ягудин (53) 531.7(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

hL 1037311, кл. G 01 В 21/00, 1982. (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение надежности работы измерителя за счет упрощения его конструкции и расширение функциональных возможно„, . Ж„„1657958 А1 стей за счет обеспечения измерения угловых перемещений. Оптоэлектронный измеритель перемещений содержит оптически связанные источник 1 излучения (фиг. 3). подвижную светозатеняющую маску 2 (фиг. 2, 3) и фотоприемную матрицу 3, выполненную в виде прибора с зарядовой связью, формирова|ель 4 фаз, который вырабатывает импульсы запуска фаз ПЗС матрицы 3.

Сигналы с выхода матрицы 3 через усилитель 5 поступают на компаратор 6, установленный с помощью регулятора 9 так, чтобы

"1" на вго выходе соответствовала уровню сигнала при наполовину освещенном фотоэлементе матрицы 3. С выхода компаратора

6 через первый элемент И вЂ” НЕ 7 импульсы

1657958 поступают на счетчик 8 импульсов, где формируется результат. Счетчик и дискриминатор 10, триггер 11 и второй элемент И-НЕ

12 используются для формирования режимов записи и Считывания данных из счетчика 8. Подвижная светозатеняющая маска 2

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в оптоэлектронных измерителях угловых и линейных перемещений.

Целью изобретения является повышение надежности работы измерителя за счет упрощения его конструкции и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения угловых перемещений.

На фиг. 1 приведена электронная схема измерителя; на фиг. 2 — схема организации построчной засветки матрицы; на фиг, 3— конструктивное выполнение измерителя углов.

Оптоэлектронный измеритель перемещений содержит оптически связанные источник 1 излучения (фиг, 3), подвижную светозатеняющую маску 2 (фиг. 2 и 3) и фотоприемную матрицу 3, выполненную в виде прибора с зарядовой связью, формирователь

4 фаз, выходы которого соединены с соответствующими входами фотоприемной матрицы 3, последовательно соединенные усилитель 5, вход которого соединен с выходом фотоприемной матрицы 3, компаратор

6. первый элемент И-НЕ 7 и счетчик 8 импульсов, регулятор 9 уровня срабатывания компаратора, выход которого соединен с вторым входом компаратора 6, счетчик-дискриминатор 10, вход которого соединен с первым выходом формирователя 4 фаз, триггер 11, прямой выход которого соединен с вторым входом первого элемента

И вЂ” НЕ 7, а инверсный выход-собнуляющим входом счетчика 8 импульсов, второй элемент И вЂ” HE 12, первый вход которого соединен с вторым выходом формирователя 4 фаз, второй вход — с выходом счетчика-дискриминатора 10 и входом триггера 11, а выход — с обнуляющим входом счетчика-дискриминатора 10. Подвижная светоэатеняющая маска 2 (фиг. 2 и 3) выполнена со срезом под острым углом к строке матрицы 3, причем линия среза соединяет центры правого крайнего фотоэлемента предыдущей строки и левого крайнего фотоэлемента последующей строки матрицы 3.

Измеритель работает следующим образом.

50 (фиг. 2, 3) выполнена со срезом под острым углом к строке матрицы 3, причем линия среза соединяет центры правого крайнего фотоэлемента предыдущей строки и левого крайнего фотоэлемента последующей строки матрицы 3, 3 ил, Световой поток от источника излучения (фиг. 3) проходит на фотоприемную матрицу

3, задерживаясь частично светозатеняющей маской 2, Светозатеняющая маска 2 способна перемещаться либо прямолинейно (фиг. 2), либо по углу (фиг. 3), меняя число засвеченных элементов матрицы 3. Угол среза а (фиг. 2 и 3) маски 2 выбран таким, чтобы при перемещении его в направлении вдоль строк матрицы 3 засвечивалось последовательно по одному исполнительному элементу матрицы 3, т. е. осуществлялась построчная засветка элементов матрицы. Перемещение маски 2 может осуществляться и вдоль столбцов.

Электронная схема измерителя работает следующим образом. Сигнал с выхода матрицы 3 на ПЗС поступает на вход усилителя 5, где усиливается до уровня, необходимого для надежного срабатывания компаратора 6, куда он поступает с выхода усилителя 5. Уровень срабатывания компаратора 6 устанавливается регулятором 9 так, чтобы компаратор 6 вырабатывал "1", соответствующую сигналу с фотоэлемента матрицы 3, освещенного на половину своей фоточувствительной области. Все "освещенные" импульсы с выхода компаратора 6 проходят первый элемент И вЂ” НЕ 7 при наличии "1" на его втором входе и поступают на счетчик 8 импульсов, который заполняется до числа, соответствующего положению границы светотени на матрице 3.

Формирователь 4 фаз вырабатывает импульсы запуска фаз ПЗС матрицы 3. Первый выход формирователя 4 фаз, соответствующий первой фазе ПЗС, соединен с входом счетчика-дискриминатора 10, который вырабатывает импульс на выходе при заполнении счет яка 10 до числа 2 =m n где

n — число столбцов. à m — число строк матрицы 3. Этот импульс перебрасывает триггер

11 в "1", открывая первый элемент И вЂ” НЕ 7 для прохода импульсов на счетчик 8. Кроме того, этот импульс подается на второй вход второго элемента И вЂ” HE 12, на первый вход которого поступают импульсы запуска второй фазы ПЗС с второго выхода формирователя 4 фаз. В момент их совпадения на

1657958 выходе второго элемента И-НЕ 12 появляется импульс с задержкой относительно первой фазы, который устанавливает счетчик-дискриминатор 10 в "0" для работы на следующем периоде.

В следующем периоде, состоящем из 2 импульсов, выходной сигнал счетчика дискриминатора 10 перебрасывает триггер 11 в

"0" и импульс с инвертирующего выхода триггера 11 устанавливает в "0" счетчик 8 импульсов. При этом первый элемент И вЂ” НЕ

7 не пропускает импульсы с выхода компаратора 6, Происходит считывание показаний счетчика 8 потребителем.

Угол среза а светоэатеняющей маски

2 выбирается следующим образом (фиг. 2)

Ti а = arctg гг и где Т1 — период матрицы по строкам, Тг — период матрицы по столбцам, и — число столбцов;

m — число строк матрицы.

Разрешающая способность измерителя при перемещении светозатеняющей маски вдоль строк равна

m Т Т

А в

tg а m Il u tg а при диапазоне перемещений

1 щт!

11=

tga

Разрешающая способность измерителя при перемещении маски вдоль столбцов матрицы при развороте направляющих на

90 равна

Т1

Лг=— п при диапазоне перемещений 1г=Т m..1

Формула изобретения

Оптоэлектронный измеритель перемещений, содержащий оптически связанные источник излучения. подвижную светозате55 няющую маску и фотоприемную матрицу. компаратор и счетчик импульсов, о т л и ч аю шийся тем. что, с целью повышения надежности работы и расширения функцио нальных возможностей, он снабжен формирователем фаз, выходы которого соединены с соответствующими входами фотоприемной матрицы, усилителем, вход которого соединен с выходом фотоприемной матрицы.

5 выход соединен с первым входом компаратора, первым элементом И--НЕ, вход кото рого соединен с выходом компаратора, выход соединен с входом счетчика импульсов, регулятором уровня соабагывания ком10 паратора, выход которого соединен с вторым входом компаратора последовательно соединенными счетчиком-дискрилгинатором. вход которого соединен с первым выходом формирователя фа"- v триггером

15 прямой выход которого соединен с вторь л входом первого элемента И вЂ” НЕ, иннерс ный выход соединен с обнуляющил вхо дом счетчика импульсов, вторым элементом И вЂ” НЕ первый вход которо о

20 соединен с вторым выходом формирователя фаз. второй вход соединен г. яь,ходом счетчика-дискриминатора, выход оедине с обнуляющим входом счетчика-дискриминатора, фотоприемная матрица выполнена

25 в виде прибора с зарядовой связью. по движная светозатеняющая маска вь;пr,r";å на со срезом под острым угло (., где угоп а вычисляется по формуле

30 Ti а = arctg

Тg A где Т вЂ” период матрицы по строкам:

T2 — период матрицы по столбцал :

35 и — число столбцов.

1657958 и

Фиг, 2.-2

Составитель С. Конюхов

Техред М.Моргентал

Корректор О. Кравцова

Редактор С. Пекарь

Заказ 1708 Тираж 387 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат ".Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101