SU945651A1 - Angular displacement measuring converter - Google Patents

Description

(5) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(5) MEASURING CONVERTER OF ANGULAR DISPLACEMENTS

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  регистрации угловых перемещений различных объектов. Известно устройство дл  измерени  относительного перемещени  объектов, содержащее фоточувствительный преобразователь ,, в котором записана голограмма градуированной линейки, приче преобразователь жестко прикреплен к одному из объектов, а пучок света дл освещени  голограммы направлен под посто нным углом lj. Однако точность измерени  такого устройства невысока, так как голограмма дает искажение изображени  предмета, и точность изображени  шка лы меньше, чем точность самой шкалы. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  измерительный преобразователь угловых перемещений, Содержащий последовательно расположенные источник излучени , две идентичные круговые растровые шкалы, одна из .которых установлена неподвижно, а друга  предназначена дл  закреплени  на контролируемом объекте, круговой cвetocoбиpaюu ий элемент и фотоприемник 2. Однако в устройстве не обеспечен интегральный съем информации, что приводит к недостаточной точности измерений . Это св зано с большой массой и моментом трени  поворотной части круговых растровых шкал. Круговой светособирающий элемент, выполненный в виде системы зеркал, конструктивно сложен. Цель изобретени  - повышение точности измерений, уменьшение габаритов и упрощение конструкции преобразовател . Поставленна  цель достигаетс  тем, что D измерительном преобразователе угловых перемещений, содержащем последовательно расположенные источник излучени , две идентичные круговыеThe invention relates to a measurement technique and is intended for recording angular movements of various objects. A device for measuring the relative movement of objects is known, which contains a photosensitive transducer, in which a hologram of a graduated ruler is recorded, the transducer is rigidly attached to one of the objects, and the light beam for illuminating the hologram is directed at a constant angle lj. However, the measurement accuracy of such a device is low, since the hologram gives a distortion of the image of the object, and the image accuracy of the scale is less than the accuracy of the scale itself. The closest to the invention in technical essence and the achieved result is an angular displacement transducer, containing successively located radiation source, two identical circular raster scales, one of which is fixed, and the other is intended to be fixed on a controlled object, a circular element and photodetector 2. However, the device does not provide an integral information retrieval, which leads to insufficient measurement accuracy. This is due to the large mass and the moment of friction of the rotary part of the circular raster scales. A circular light-collecting element, made in the form of a system of mirrors, is structurally complex. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy, reduce the size and simplify the design of the converter. The goal is achieved by the fact that the D angular displacement transducer, containing a successive source of radiation, two identical circular

растровые шкалы, одна из которых ус- тановлена неподвижно, а друга  предназначена дл  закреплени  на контролируемом объекте, круговой светособирающий элемент и фотоприемник, кругова  растрова  шкала, предназначенна  дл  закреплени  на контролируемом объекте, выполнена в виде голограммы, а установленна  неподвижно кругова  растрова  шкала нанесена непосредственно на круговой светособирающий эл мент, выполненный в виде голограммы, записанной при заданных услови х. На фиг. 1 изображен преобразователь , в котором подвижна  голограмма выполнена в встречных пучках по схем Денисюка; на фиг. 2 - вид А на фиг. на фиг. 3 - схема записи голограммы кругового светособирающего элемента. Измерительный преобразователь угловых перемещений содержит источник 1 света, зеркало 2, фотоприемник 3, круговой светособирающий элемент , выполненный в виде голограммы на которую методом копировани  нанесена неподвижна  кругова  растрова  шкала 5, голограмму 6, закрепленную, например, с помощью кле ,.на регулируемой оправе 7, светопоглощающую пластину 8, регулировочные винты 9, фланец 10, крепежные винты 11. На фиг. 1 изображены измер емый объект 12 и пучки 13-15 света. Запись голограммы кругового свето собирающего устройства производитс  следующим образом. Линза 16 ( фиг. 3) Форми-рует сход щийс  опорный пучок 17, ось которо го перпендикул рна плоскости голограммы А, Центром схождени  опорного пучка  вл етс  точка О { место расположени  подвижной голограммы). Диффузно рассеивающий свет предмет 18, размеры которого не превышают размер чувствительной площадки фотоприемника 3, освещаетс  пучком 19 света. Диафрагма 20 служит дл  предохранени  круговой зоны записи голограммы от посторонней засветки. До обработки голограммы на нее контактным способом , нанесена кругова  растрова  шкала 5. В результате получаетс  кру гова  растрова  шкала, у которой прозрачные промежутки  вл ютс  участ ками голограммы. Регулируемую оправу 7 с закреплен ной на ней голограммой 6 и светопоглощающей .пластиной 8 устанавливаютraster scales, one of which is fixed and the other is intended to be fixed on the object being monitored, the circular light-collecting element and photodetector, the circular raster scale, designed to be fixed on the object being monitored, is made in the form of a hologram, and the fixed fixed circular raster scale is applied directly on a circular light-gathering element made in the form of a hologram recorded under specified conditions. FIG. 1 shows a transducer in which a mobile hologram is made in opposite beams according to Denisyuk's schemes; in fig. 2 is a view A of FIG. in fig. 3 is a diagram of the recording of a hologram of a circular light-collecting element. The measuring transducer of angular displacements contains a source of light 1, a mirror 2, a photodetector 3, a circular light-collecting element made in the form of a hologram onto which a fixed circular raster scale 5 is applied by copying, a hologram 6 fixed to, for example, using glue on an adjustable frame 7 , light absorbing plate 8, adjusting screws 9, flange 10, fixing screws 11. In FIG. 1 shows the object to be measured 12 and the beams 13 to 15 light. A hologram of the circular light of the collecting device is recorded as follows. Lens 16 (Fig. 3) Forms a converging reference beam 17, the axis of which is perpendicular to the plane of the hologram A. The center of convergence of the reference beam is the point O (the location of the moving hologram). The diffuse light-scattering object 18, whose dimensions do not exceed the size of the sensitive area of the photodetector 3, is illuminated by a beam 19 of light. The diaphragm 20 serves to protect the circular hologram recording area from extraneous illumination. Before the hologram is processed by a contact method, a circular raster scale is applied to it 5. As a result, a circular raster scale is obtained, in which transparent gaps are parts of the hologram. An adjustable frame 7 with a hologram 6 fixed on it and a light-absorbing plate 8 is mounted

Claims (2)

на контролируемом объекте 12 так, чтобы центр изображени  совпадал с осью вращени  объекта 12, при этом совмещают изображение, восстановленное от голограммы 6, с неподвижной круговой растровой шкалой 5. Биени  изображени  растровой шкалы устран ютс  путем перемещени  оправы 7 с помощью регулировочных винтов 9 до тех пор, пока центры круговых растровых шкал не совпадут с осью вращени  измер емого объекта 12, после чего оправу 7 крепежными винтами 11 закрепл ют на фланце 10. Измерительный преобразователь работает следующим образом. , Пучок 13 света от источника 1, отража сь от зеркала 2, направл етс  перпендикул рно к плоскости голограммы 6. Попада  на голограмму 6 часть пучка 13 отражаетс , испытыва  дифракцию (пучок 14) и образует действительное изображение круговой растровой шкалы. Друга  часть пучка 13 проходит через прозрачную основу голограммы 6 и попадает на светособйрающую пластину .8. Если в преобразователе используетс  источник белого све-, та, голограмма 6, облада  селективными свойствами, отражает излучение только в узком спектральном интервале . Таким образом, независимо от типа используемого источника света, на голограмму k попадает излучение с узким спектром. Расход щийс пучок k света  вл етс  сопр женным относительно сход щегос  опорного пучка при записи голограммы , поэтому, в результате дифракции, голограмма будет давать действительное, изображение диффузного предмета с размерами чувствительной площадки фотоприемника. В зависимости от положени  штрихов поворотной и неподвижной круговых растровых икал интенсивность дифрагированного света, попадающего в фотоприемник 3, мен етс  в пределах поворота голограммы б на шаг делени  шкалы. Таким образом, при вращении измер емого объекта 12 вместе с голограммой 6, происходит модул ци  дифрагированных лучей. В дальнейшем обработка измерительного сигнала, снимаемого с фотоприемника 3, производитс  известными способами. Предлагаемое изобретение позвол ет значительно уменьшить габариты и вес поворотных частей преобразовател , повышает его быстродействие. Бла59 годар  тому, что круговое светособирающее устройство выполнено в виде голограммы, на которую нанесена неподвижна  кругова  растрова  шкала, значительно упрощаетс  конструк1 и  самого преобразовател . Предлагаемый измерительный преобразователь угловых перемещений с кру говым i. интегральным отсчетом позвол ет повысить точность измерений, так как от голограммы восстанавливаетс  изображение только одной шкалы, а друга  шкала нанесена контактным путем с большой точностью. Лри Т1нтегральном съеме информации погрешность отсчета меньше межшагово погрешности неподвижной шкалы. Точность измерени  повыситс  и из-за уменьшени  динамической погрешности. Все это позвол ет расширить облас применени  предлагаемого преобразова тел . Изобретение особенно полезно. при измерении неравномерности вращен валов в малогабаритных и маломощных механизмах, например в аппаратуре ма нитной записи. Формула изобретени  Измерительный преобразователь угловых перемещений.содержащий последо- . 6 вательно расположенные источник излучени , две идeнtичныe круговые растровые шкалы, одна из которых установлена неподвижно, а друга  предназначена дл  закреплени  на контролируемом объекте , круговой светособирающий эле мент и фотоприемнйк, отличающийс  тем, что с целью повышени  точности измерени, уменьшени  габаритов и упрощени  конструкции преобразовател , кругова  растрова  шкала, предназначенна  дл  закреплени  на контролируемом объекте, выполнена в виде голограммы, а установленна  неподвижно кругова  растрова  шкала нанесена непосредственно на круговой cBetoсобирающий элемент, выполненный в ви де голограммы, записанной при заданных услови х. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции f , кл. G 01 В 11/00, 1973. on the controlled object 12 so that the center of the image coincides with the axis of rotation of the object 12, while combining the image reconstructed from the hologram 6 with the fixed circular raster scale 5. The beating of the image of the raster scale is eliminated by moving the frame 7 with adjustment screws 9 to those until the centers of the circular raster scales coincide with the axis of rotation of the measured object 12, after which the frame 7 is fastened with fastening screws 11 to the flange 10. The measuring transducer operates as follows. The beam 13 of light from source 1, reflected from mirror 2, is directed perpendicularly to the plane of the hologram 6. On hologram 6, part of beam 13 reflects, experiencing diffraction (beam 14) and forms a real circular scale raster image. The other part of the beam 13 passes through the transparent base of the hologram 6 and hits the light-grip plate .8. If a white light source is used in the transducer, hologram 6, which has selective properties, reflects radiation only in a narrow spectral range. Thus, regardless of the type of light source used, radiation with a narrow spectrum falls on the hologram k. The diverging beam k of light is conjugated to the converging reference beam when recording a hologram, therefore, as a result of diffraction, the hologram will produce a real, image of a diffuse object with the dimensions of a sensitive area of a photodetector. Depending on the position of the rotary and stationary circular raster ikal strokes, the intensity of the diffracted light entering the photodetector 3 varies within the limits of rotation of the hologram b by the step of dividing the scale. Thus, when the measured object 12 rotates together with the hologram 6, the modulated diffracted rays are modulated. Further, the processing of the measurement signal taken from the photodetector 3 is performed by known methods. The present invention allows to significantly reduce the size and weight of the turning parts of the converter, increases its speed. By virtue of the fact that the circular light-emitting device is made in the form of a hologram, on which a fixed circular raster scale is applied, the construction of the converter itself is greatly simplified. The proposed angular displacement transducer with circular i. integral reading allows to increase the accuracy of measurements, since the image of only one scale is restored from the hologram, and the other scale is applied by contact with great accuracy. LRI T1 integrated information readout error of the reference is less than the inter-step error of a fixed scale. Measurement accuracy will also increase due to a decrease in dynamic error. All this allows expanding the scope of application of the proposed body transformation. The invention is particularly useful. when measuring non-uniformity, the shafts are rotated in small-sized and low-powered mechanisms, for example, in the recording equipment. The invention of the measuring transducer of the angular displacement. Containing sequentially. 6 radially arranged radiation source, two identical circular raster scales, one of which is fixed and the other is designed to be fixed on the object to be monitored, a circular light-collecting element and a photo-receiver, characterized in that in order to improve the accuracy of measurement, reduce the size and simplify the design of the converter , circular raster scale, designed to be fixed on a controlled object, made in the form of a hologram, and the fixed fixed circular raster scale is applied and directly onto a circular cBeto collecting element, made in the form of a hologram recorded under specified conditions. Sources of information taken into account in the examination 1.Patent of France f, cl. G 01 B 11/00, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 462066, кл. G ОТ В 11/26, 1975 (прототип). MA2. USSR author's certificate number 462066, cl. G OT B 11/26, 1975 (prototype). MA stsesi stsesi Фиг. 2FIG. 2 }} 16sixteen Фиг.ЗFig.Z