Оптический датчик перемещений

Оптический датчик перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений Целью изобретения является повышение точности и чувствительности преобразования за счет компенсации воздействия внешних механических факторов и устранения экранирования светового потока элементами датчика. Световой поток от источника 1 фокусируется линзой 2 на поверхность 5 отраженный поток регистрируется фотоприемниками 3, количество которых не менее четырех , а выходы которых соединены параллельно При перемещении объекта в направлении оси датчика изменяется регистрируемый световой поток и, следовательно, электрический сигнал с фотоприемников 3 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4784454/28 (22) 18.01.90 (46) 15.12.91. Бюл. М 46 (71) Научно-исследовательский институт физических измерений (72) Т.И,Мурашкина, M.Â.Êàðïîâ и M.È.Ëåîнова (53) 531.715(088.8) (56) Заявка Японии

hb 59 — 24397, кл. G 01 S 11/08, 7/48. (54) ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений.

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений.

Целью изобретения является повышение точности и чувствительности преобразования датчика за счет компенсации воздействия внешних механических факторов и устранения эффекта экранирования светового потока, поступающего от контролируемого объекта,, элементами датчика, На чертеже приведена конструкция предлагаемого датчика.

Датчик содержи источник 1 излучения, установленный в фокусе линзы 2, фотоприемники 3 и корпус 4, Позицией 5 обозначена отражающая диффузная поверхность контролируемого объекта. Оптическая ось источника 1 и линзы 2 совпадает с продольной осью корпуса 4, а фотоприемники 3 расположены в зоне максимальной освещенности равномерно по окружности, центр которой совпадает с оптической осью источника 1 излучения и линзы 2. Фотоприемники 3 со,, SU„„1698645 Al

Целью изобретения является повышение точности и чувствительности преобразования за счет компенсации воздействия внешних механических факторов и устранения экранирования светового потока элементами датчика. Световой поток от источника 1 фокусируется линзой 2 на поверхность 5, отраженный поток регистрируется фотоприемниками 3, количество которых не менее четырех, а выходы которых соединены параллельно, При перемещении объекта в направлении оси датчика изменяется регистрируемый световой поток и, следовательно, электрический сигнал с фотоприемников 3.

1 ил, единены между собой параллельно для суммировани". выходного сигнала с них.

Количество фотоприемников определяется конструктивными i,cîáåííoñòÿìè и должно быть не менее четырех. При несоблюдении этого условия снижается точность измерения датчика, так как при количестве фотоприемников, равном 3 и менее, угловые наклоны отражателя приведут к неравенству отраженных световых потоков, падающих на фотоприемники, и увеличение выходного сигнала одного из фотоприемников не будет «омпенсироваться уменьшением выходных сигналов с других. Это приведет к значительной погрешности. Кроме того, чем больше фотоприемников, тем выше чувствительность преобразования и точность измерения, Диаметр окружности D, по которой расположены фотоприемники, а определяется выражением

D>dn+dy, (1) где dn — диаметр линзы; бф — внешний диаметр фотоприемниКОВ, Основным условием для выбора диаметра 0 является обеспечение достаточной чувствительности преобразования в необходимом диапазоне измерения„которой можно добиться установкой фотоприемников 3 в зоне максимальной их освещенности при расположении поверхности 5 в конечной точке диапазона измерения.

Вторым условием является обеспечение минимальных габаритных размеров датчика.

Обеспечение данного условия дос-игается уменьшением составляющих правой части формулы (1) до минимально возможных 88личин, а также расстояния hм,ежду внешними диаметрами линзы и фотоприемников.

Минимальный размер h ограничивается способом крепления линзы 2 и фотоприемников 3 в корпусе 4.

Для получения наибольшей чувствительности преобразования фотоприемники

3 устанавливают относительно поперечной оси источника 1 излучения так, чтобы светочувствительные площадки фотоприемников

3 были расположены в плоскости, совпадающей с г.лоскостью установки линзы, т.е.

« = fI„ () где f — расстояние между светоизлучающей поверхностью источника 1 излучения и фоточувствительной площадкой фотоприемников 3:

f — фокусное расстояние линзы 2.

Увеличение этого расстояния нецелесообразно, так как при этом увеличиваются и габаритные размеры датчика, и потери светОВОГО потока, идущего к Объекту контроля, обусловленные увеличением расстояния от рабочего торца датчика до источника излучения.

Уменьшение же расстояния г, приведет к уменьшению светового потока, отраженного от контролируемого объекта и падающего на светочувствительную площадку фотоприемников 3, эа счет увеличения расстояния от поверхности 5 объекта до фотоприемников 3, Датчик работает следующим образом.

Световой поток источника 1 излучения фокусируется линзой 2 на отражающую диффузную поверхность 5 контролируемого объекта, Отраженный световой поток поступает нэ светОчувстВительные площадки фотоприемникОВ 3, ГД8 преобразуется В

5 электрический сигнал — ток «I, За счет параллельного соединения фотоприемников л

« = «« (3)

i = I где n — количество фотоприемников;

« - суммарный ток датчика.

Таким об«юзом, чем больше h, тем больше выходной сигнал датчика, т.е. увеличивается чувствительность преОбраэовэния.

При перемещении контролируемого объекта в нэпрэВл8нии Х параллельно продольной оси датчика световой поток, поступающий на фотоприемники, изменяется, соответственно меняется «<, т.е.

« =т(х).

Изобретение позволяет значительно повысить точность и чувствительность преобразования, а следовательно, и информационную надежность в сравнении с прототипом.

2b

Формула изобретения

Оптический Датчик перемещений, содержащий корпус и размещенные в корпусе источник излучения, установленную на on3О тической оси источника излучения линзу и фотоприемники со светочувствительными площадками, установленные на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности, центр которой расположен на оптической

35 оси источника излучения, и ориентированные так, что их Оптические оси параллельны

or òè÷8cKàé оси источника излучения, выходы которых соединены параллельно, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения д точности и чувствительности преобразования, датчик содержит не менее четырех фотоприемников, фотоприемники размещены так, что их светочувствительные площадки расположены в плоскости установки линзы, а диаметр окружности D, по которой установлены фотоприемники, удовлетворяет соОтношению

О > бд+ с«ф, где дд — диаметр линзы; с«ф — диаметр фотоприемникОВ.

1698645

Составитель В;Бахтин

Техред M. Ìîðãåíòàë Корректор Н.Король

Редактор A.Ëåèíèëà

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

Заказ 4385 Тираж Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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