Оптико-электронное устройство для измерения линейных перемещений

Оптико-электронное устройство для измерения линейных перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

!! т.", е с )а*щи вВФВФ

ОП ИСАНИЕ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii>781 558

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 13.08.76 (21) 2398539/25-28 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 2311,80, Бюллетень ¹ 43

Дата опубликования описания 2 311.80

G 0l В 11/00

С 01 В 21/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 531.717

1088. 8) А ° К. Полонин, Н. И, Данилович, В.В,Попов и A.È.Ñêîêîâ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Минский радиотехнический институт (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

- =ИэобретЕние относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещенйй, амплитуд вибраций, линейных размеров деталей.

Известно оптико-электронное устройство для измерения линейных размеров деталей, содержащее интерферометр с кареткой, интерференционный модулятор с источником модулирующих колебаний, дополнительную светоделительную пластину, две щелевые диафрагмы, два фотоэлектрических преобразователя, два усилителя переменного тока, два фазовьпс демодулятора, реверсивный счетчик и интерполятор интерференционной полосы (1).

Недостатком этого устройства является необходимость модуляции опорного луча интерферометра и использо- 20 ванне двух каналов преобразования светового сигнала в электрический и, соответственно, двух каналов обработки этого сигнала, что обуславливает высокую критичность устройства к наст ройке и влиянию различных дестабилизирующих факторов и низкий КПД использования светового излучения, что приводит к понижению точности измерения. 30

Известен интерферометр с идикацией реверса для измерения малых перемещенйй днффуэно отражающих объектов, содержащий интерферометр с объектом, на котором закреплен один иэ отражателей интерферометра, фокусирующую систему, фотопреобраэователь, модулятор длины опорного плеча и селектор сигна- лов (2).

Недостатком известного устройства является его малая чувствительность (0,8 мкм), дискретность счета определяемая величиной % /8 (800 А при

Ф-= 6328 А), сложность получения окончательного результата, связанная с обработкой методом фигур Лиссажу или при помощи синус-косинусной логики, что существенно снижает точность измерения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является оптико-электронное устройство для измерения линейных перемещений, содержащее оптическую систему для формирования интерференцнонных или муаровых полос, дискретный фотопреобраэователь, светочувствительный слой которого выполнен в виде системы параллельных электрически изолированных фотоприемников, блок формирователей, блок сче781558 та и блок индикации с индикаторами младших и старшего разрядов (3).

Недостатком данного устройства является низкая точность измерений, обус- ловленная влиянием изменения амплитуды одного из суммируемых сигналов на выходе фотопреобразователя, что приводит к фаэовым искажениям получаемого сигнала.

Цель изобретення — повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, 1О что число фотоприемников выбрано равным заданному порядку дробления интерференционной полосы, количество формирователей выбрано равным количеству фотоприемников, вход каждого формирователя соединен с выходом соответствующего фотоприемника, а ширина фотопреобразователя выбрана равной ширине интерференционной полосы.

Кроме того, каждый формирователь выполнен в виде последовательно соединенных усилителей и управляемого инвертора, индикатор младших разрядов подключен к выходам управляемых инверторов, блок счета выполнен в виде реверсивного счетчика, двух элемен- 25 тов И и элемента НЕ, выход первого управляемого инвертора соединен с первым входом элементов И, выход послед" него управляемого инвертора соединен со вторым входом первого элемента И 3р и через элемент НŠ— со вторым входом второго элемента И, выходы элементов

И соединены соответственно с первым и вторым входами реверсивного счетчика, выходы реверсивного счетчика 35 .соединены со входами индикатора старшего разряда, а выход младшего разряда счетчика соединен с управляющими входами управляемых инверторов..

На чеРтеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит оптическую систему 1 для формирования интерференционных полос, которая состоит из источника 2 монохроматического излучения, светоделителя 3, опорного зеркала 4, 45 объекта 5,а также расширитель б излучения, щелевую диафрагму 7, дискретный фотопреобразователь 8, выполненный в виде "системы параллельных электрически изолированных фотоприемников 9, 5О блок 10 Формирователей, содержащий усилители ll и управляемые инверторы

12, блок 13 индикации, содержащий индикаторы 14 младших Разряцов и индикатор 15 старшего разряда, блок 16 счета, содержащий элемент НЕ 17,два элемента

И 18 и 19 и реверсивный счетчик 20 °

На выходе оптической системы 1 установлены последовательно на одной оптической оси расширитель 6 излучения, щелевая диафрагма 7, дискретный фото- 60 преобразователь 8, выход каждого фотоприемника 9 фотопреоб азователя 8 электрически связан с входом соответствующего усилителя 11, выход каждого усилителя 11 электрически свя- 65 эан со входом соответствующего управляемого инвертора 12, к выходам которых подключен индикатор младших разрядов, выход первого. управляемого инвертора соединен с первым входом элементов И 18 и 19,выход последнего управляемого инвертора соединен со вторым входом первого элемента И 19 и через элемент HE 17 — со вторым входом второго элемента И 18, выходы элементов И 18 и 19 электрически соединены соответственно с первым и вторым входами реверсивного счетчика 20, выходы которого соединены с входами индикатора 15 старшего разряда, а выход младшего разряда реверсивного счетчика 20 соединен с управляющими входами управляемых инверторов 12.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении реверсивный счетчик устанавливается в нулевое положение,которому соответствует нулевое значение индикатора старшего разряда.

При помощи щелевой диафрагмы 7 из интерференционной картины вырезается одна-. темная или светлая полоса, которая проектируешься на приемную часть фотопреобразователя 8, выполненную в виде системы дискретных электрически изолированных фотоприемников 9, каждый из которых подключен ко входу соответствующего усилителя 11. При этом сигналы с выхода усилителей соответствуют состойнию 0 . Нулевое положение реверсивного счетчика соответствует передаче неинвертированного сигнала через управляемые инверторы 12.

Состояние 0 передается и на индикатор 14 младших разрядов.

При смещении объекта происходит движение полос интерференционной картины, направление которого определя ет знай, а число полос, прошедших мимо целевой диаграммы, — его величину.

При движении полос, например сле- ва направо, последовательно засвечиваются фотоприемники от 1-ro до

n-ro u соответственно последовательно переходят в состояние

"1" усилители 11 и управляемые инверторы 12, и на индикаторе 14 .пос-. ледовательно отображаются цифры 1, 2, 3,.... При эасвечивании всех и фотоприемников 9, все усилители 11 и управляемые инверторы 12 находятся в состоянии 1 . Это приводит к появлению 0 на выходе элемента И 19 и занесению 1 в реверсивный счетчик 20.

В свою очередь переход реверсивного счетчика в нечетное состояние нриводит к изменению сигнала на входе Управляеьых инверторов 12 и переходу их и, соответственно, индикатора 14 младших разрядов в состояние 0 . Таким образом, данное положение записывается в виде единицы на индикаторе 15 старшего разряда.

781558

Поскольку ширина приемной части преобразователя равна ширине темной (светлой) полосы, то дальнейшее движение полос слеsa направо приводит к последовательному затемнению фотоприемников от 1-го до п-го.и соответственному .переходу усилителей 11 из состояния 1 в состояние 0 и управляемых инверторов 12 из состояния 0 в состояние 1 . Данные состояния последовательно отображаются IO на индикаторе 14 младших разрядов,и при затемнении и-го фотоприемника происходит заполнение индикатора 14. младших разрядов, срабатывает элемент

И 19, реверсивный счетчик 20, и на 5 индикатор 15 старшего .разряда добавляется единица. Соответственно, состояние управляеьих инверторов 12 изменяется на обратное, т.е. они переходят из состояния 1 в состояние 0 и на индикаторе 14 младших разрядов устанавливается нулевое состояние, а на индикаторе 15 старшего разряда фиксируется цифра 2, Дальней ший счет полос при их движении слева направо происходит аналогично вышеописанному.

При обратном движении полос (справа налево) работа устройства происходит аналогично, с тем отличием что после состояния 0 всех управляе- 30 мых инверторов 12 в состояние 1 переходит и-ый управляемый инвертор (в отличие от предыдущего случая, когда в состояние 1 переходит сначала первый управляемый инвертор). 35

Поскольку одновременно на выходе и-го управляемого инвертора и на входе элемента И 19 имеется 1, а на выходе инвертора 12 — 0, то в этом случае срабатывает элемент И

18 и на выход реверса реверсивного счетчика 20 попадает сигнал, приводящий к уменьшению числа в индикаторе

15 старшего разряда на одну единицу.

4S

Формула изобретения

1. Оптико-электронное устройство для измерения линейных перемещений, содержащее оптическую систему для Ю формирования интерференциокных или муаровых полос, дискретный фотопреобразователь, светочувствительный слой которого выполнен в виде системы параллельных электрически изолированных фотоприемников, блок формирователей, блок счета и блок индикации с индикаторами младших и старшего разрядов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, число фотоприемникбв выбрано равным. заданному порядку дробления интерференционной полосы, количество формирователей выбрано равным количеству фотоприемников, вход каждого формирователя соединен с выходом соответствующего фотоприемника, а ширина,фотопреобразователя выбрана равной ширине интерференционной полосы.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е c я тем, что каждый фор мирователь выполнен в виде последовательно соединенных усилителей и управляемого инвертора, индикатор младших разрядов подключен к выходам управляемых инверторов, блок счета выполнен в виде реверсивного счетчика, двух элементов И и элементов НЕ, выход первого управляемого инвертора соединен с первйм входом элементов И, выход последнего управляемого инвертора соединен со вторым входом первого элемента И и через элемент НЕ— со вторым входом второго элемента И, выходы элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами реверсивного счетчика, выходы реверсивного счетчика соединены со входами индикатора старшего разряда, а выход младшего разряда счетчика соединен с управляющими входами управляеиах инверторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 194330, кл. G 01 В 9j02, 1965.

2. Приборы и техника,эксперимента . 1975, Р 4, с. 174-175.

3. Фотоэлектрические преобразователи информации. Под ред. Л.Н.Преснухина, M., Машиностроение, 1974, с. 178-187 (прототип) .

- ° л" - м-9»

»&"г а155В

° г»

1»« "- «

Составитель A.Êóëèêoâ

Редактор A.Uàíäîð Техред®« Кастелевич Корректор И. Демчих —:-"»«& й(& ««&ъ«&«»«»»»«»й а»»йюа»айЪ »»»»»» ««

Заказ В110/40 Тираж 801 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Ъ»&« »&«»& «&« & «

Филиал ППП Патент r. Ужгород, ул. Проектная,4