Способ измерения положения объекта и устройство для его осуществления

Способ измерения положения объекта и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ измерения положения объекта, заключающийся в том, что получают спроецированное на фотопреобразователь изображение диафрагмы, пространственно связанное с положением объекта, преобразуют спроецированное на фотопреобразователь изображение в видеосигнал, измеряют число импульсов с частотой, равной или кратной частоте видеоимпульсов. 2 заполняющих первый временной интервал , начало которого совпадает с началом формирования видеосигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения , формируют второй временной интервал , длительность которого пропорциональна ширине изображения диафрагмы, причем начало второго временного интервала совпадает .с окончанием первоговременного интервала, измеряют число импульсов с частотой, равной или кратной частоте видеоимпульсов , заполняющих второй временной интервал, частота импульсов, заполняющих первый временной -интервал, в два раза вьние частоты импульсов, заполняющих второй временной интер вал, а ширина изображения диафрагмы не равна периоду нанесения фоточувствительных ячеек фотопреобразователя , суммируют число импульсов, заполняющих первый временной интервал, с числом импульсов, заполняющих второй временной интервал, и по найденной сумме судят о положении об ьекта.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П)

2 А

3(59 G 01 В 21 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ C. .: (";ОЮЗА Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ::К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3434266/18-28 (22) 10.05.82 (46) 15.01.84. Бюл. 9 2 (72) Т.М.Айсин, E.Ï.Викентьев, A.Ä. За болотский, А.В. Подобрянский и В..Ф.Федчук (53) 621.317.39.531.717 (088.8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

)) 551502, кл. G 01 В 11/26, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 798483, кл. G 01 В 21/00, 1979 (прототип). (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ измерения положения объекта, заключающийся в том, что получают спроецированное на фотопреобраэователь иэображение диафрагмы, пространственно связанное с положением объекта, преобразуют спроецированное на фотопреобразователь иэображение в видеосигнал, измеряют число импульсов с частотой, равной или кратной частоте видеоимпульсов, заполняющих первый временной интервал, начало которого совпадает с началом формирования видеосигнала, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения, формируют второй временной интервал, длительность которого пропорциональна ширине изображения диафрагмы, причем начало второго временного интервала совпадает с окончанием первого временного интервала, измеряют число импульсов с частотой, равной или кратной частоте видеоимпульсов, заполняющих второй временной интервал, частота импульсов, заполняющих первый временной интервал, в два раза выше частоты импульсов, заполняющих второй временной. интер- 9 вал, а ширина изображения диафрагмы ру не равна периоду нанесения фоточувствительных ячеек фотопреобраэовате- С ля, суммируют число импульсов, эапол. няющих первый временной интервал, с числом импульсов, заполняющих второй— временной интервал, и по найденной сумме судят о положении объекта °

1067352

2. Устройство для измерения положения объекта, содержащее оптически связанные источник света, диафрагму, блок формирования изображения диафрагмы, Фотоприемник, выполненный на основе прибора с зарядовой связью, блок выборки, входом подключенный к выходу фотоприемника, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом фотоприемника, счетчик и регистратор, вход которого соединен оо счетчиком, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности иэмере1

Изобретение.относится к измери.тельной технике.и может быть использовано для.измерения линейных и угловых перемещений различных объек- тов, например в автоколлимационных датчиках угла, Известен способ измерения положения объекта, заключающийся в том, что получают спроецированное на фотопреобразователь изображение диафрагмы, пространственно связанное с. положением объекта, преобразуют спроецированное на фотопреобразователь изображение диафрагмы в.электрический сигнал.

Электрический сигнал преобразуют в сигнал управления, перемещающий изображение диафрагмы в положение, при котором сигнал управления близок к нулю, а по величине перемещения изображения диафрагмы судят о поло- . жении объекта(1 ).

Известно устройство для измерения положения объекта, содержащее оптически связанные источник света, диафрагму, блок формирования изображения диафрагмы, фотоприемник, блок обработки информационных сигналов, вход которого подключен к фотоприем"нику, Устройство также содержит компенсаторы, связанные с выходами блока обработки информационных сигналов, а фотоприемник выполнен координатночувствительным.

Недостатком способа и устройства является малое быстродействие.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является.способ измерения положения объекта, заключающийся в том, что получают

I спроецированное на фотопреобразователь изображение диафрагмы, пространственно связанное с положением объекта, преобразуют проецированное на фотопреобраэователь иэображение в ния, оно снабжено амплитудным дискриминатором, вход которого подключен к выходу блока выборки, частотным формирователем, вход которого подключен к второму выходу блока управления, блоком коммутации, первый и второй информационные входы которого подключены соответственно к выходу амплитудного дискриминатора и выходу частотного формировате ля, управляющий вход блока коммутации Подключен к третьему выходу блока управления, а выход блока коммутации соединен со счетным входом счетчика.

2 видеоси гнал, и змеряют число импульсов с частотой, равной или кратной частоте видеоимпульсов, заполняющих первый временной интервал, начало которого совпадает с началом Формирования видеосигнала (2).

Способ осуществляется устройством для измерения положения объекта, содержащим оптически связанные ис10 точник света, диаФрагму, блок Формирования изображения диафрагмы, фотоприемник, выполненный на основе прибора с зарядовой связью, блок выборки, входом подключенный к выходу ФоФ

15 топриемника, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом фотоприемника, счетчик и регистратор, вход которого "соединен со счетчиком (2).

Способу и устройству присуща не20 достаточная точность измерения, вызываемая дискретностью пространственного расположения фоточувствительных элементов фотоприемника и влиянием величины освещенности в иэображении

25 диафрагьаа..

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу измерения no3pложения объекта, заключающемуся в том, что получают спроецированное на фотопреобраэователь изображение диафрагмы, пространственно связанное с положением объекта, преобра35 зуют спроецированное на фотопреобраэователь изображение в видеосигнал, измеряют число импульсов с частотой, равной или кратной частоте видеоимпульсов, заполняющих первый временной интервал, начало которого совпадает с началом формирования видеосигнала, формируют второй временной интервал, длительность которого пропорциональна ширине изображения диафрагмы, причем начало второго времен45

1067352 його интервала совпадает с окончанием первого временного интервала, измеряют число импульсов с частотой, равной или кратной частоте видеоимпульсов, заполняющих второй временной интервал, частота импульсов, за- 5

-полйяющих первый временной интервал, в два раза выше частоты импульсов, заполняющих второй временной интер-. вал, а ширина иэображения диафрагмы не равна периоду нанесения фоточув- 10 ствительных ячеек фотопреобразователя, суммируют число импульсов, заполняющих первый временной интервал, с числом импульсов, заполняющих второй временной интервал, и по найденной сумме будят о положении объекта.

Цель достигается тем, что в устройстве для измерения положения объекта, содержащем оптически связанные источник света, блок формирования изображения диафрагмы, фотоприемник, выполненный на основе прибора с зарядовой связью, блок выборки, входом подключенный к выходу фотопри-. емника, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом фотоприемника, счетчик и регистратор, вход которого соединен со счетчиком, оно снабжено амплитудным дискриминатором, вход которого подключен к выходу блока выборки, частотным формирователем, вход которого подключен к второму выходу .блока управления, блоком коммутации, первый и второй информационные вхо- З5 ды которого подключены соответственно к выходу амплитудного дискриминатора и выходу частотного формирователя, управляющий вход блока управления, а выход блока коммутации сое- 40 динен со счетным входом счетчика.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, осуществляющего способ измерения положения объекта. 45

Устройство содержит источник 1 света, диафрагму 2, блок 3 формирования я и з ображени я диафрагмы, состоящий из светоделительного элемента 4, объектива 5, фотоприемник 6, выполненный на основе прибора с зарядовой связью, блок 7 управления, блок 8 выборки, амплитудный дискриминатор 9, состоящий из пикового детектора 10, делителя 11, компаратора 12, блок 13 коммутации, состоящий иэ триггера 14,55 элемента 15 И, элемента 16 ИЛИ, счетчик 17, частотный формирователь 18 состоящий из формирователей 19, 20, элемента 21 ИЛИ, элемента 22 задержки, регистратор 23. 60

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 света освещает диафрагму 2, иэображение которой, отраженное,от объекта 24, переносится блоком 3 формирования изображения диафрагмы с помощью светоделительного элемента 4 и объектива 5 на поверхность фотоприемника 6.

При измерении положения объекта происходит перемещение. изображения диафрагмы 2 по поверхности фотоприемника 6.

Блок 7 управления периодически опрашивает фотоприемник 6, на выходе которого формируются видеоимпульсы, огибающая которых пропорциональна распределению освещенности в иэображении диафрагмы 2.

Сигналы, снимаемые с фотоприемника .6, поступают на вход блока 8 выборки, осуществляющего синхронную выборку видеоимпульсов, снимаемых с фотоприемника. Частота выборки синхронизирована с частотой опроса фотоприемника 6.

Сигналы с выхода блока 8 выборки поступают на вход пикового детектора 10, входящего в амплитудный дискриминатор 9. Пиковый детектор

10 запоминает максимальную амплитуду видеоимпульсов.

Сигнал, снимаемый с выхода пикового детектора 10, делится делителем 11 и поступает на один из входов компаратора 12, на другой вход которого поступает сигнал с выхода блока 8 выборки.

При опросе фотоприемника 6 на выходе компаратора 12 формируется пачка импульсов при превышении сигнала,. снимаемого с выхода блока 8 выборки, величины, превышающей половину ампли тудного значения видеоимпульсов. Уровень компарирования может регулироваться делителем 11.

В начале цикла опроса фотоприемника 6 блок 7 управления формирует сигнал сброса, перебрасывающий триггер

14, входящий в блок 13 коммутации в состояние единицы и сбрасывающнй счетчик 17. После формирования импульса сброса блок 7 управления формирует импульсы опроса фотоприемника 6.

Блок 7 управления формирует импульсы с частотой опроса фотоприемника, которые, поступают на входы формирователей 19, 20 частотного формирователя 18. Импульсы с выходов формирователей 19 и 20, сформированные по переднему и заднему фронту, поступают на входы элемента 21

ИЛИ, с выхода которого через элемент 22 задержки поступают на первый вход элемента 15 И.

Частота сигналов, снимаемых с выхода элемента 22 задержки, равна удвоенной частоте опроса фотоприемника 6. Элемент 22 задержки служит для компенсации временных сдвигов в узлах устройства.

1067352

Составитель В.Николаев

Редактор й.Долинич Техред И. Метелева корректор О.Билак

Заказ 1)195/45 Тираж 593 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, E-35, Раушская наб,, д. 4/5

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

На второй вход элемента 15 И поступает разрешающий потечциал с выхода триггера 14.

Сигналы, снимаемые с выхода элемента 15 И, проходят через элемент

16 ИЛИ и подсчитываются счетчиком 17. 5

При формировании сигнала на выходе компаратора 12 триггер 14 перебрасывается и запирает элемент 15 И.

Импульсы с выхода компаратора 12 проходят через элемент 16 ИЛИ и подсчи- 10 тызаются счетчиком 17, Результат, накопленный в счетчике 17, регистрируется регистратором 23.

Таким образом, за один цикл опроса, в счетчике 17 накапливается результат равный

N =2N 1+0 2, где N — количество импульсов, накопленных в счетчике; 2О

2N1 — количество импульсов, соответствующих незасвеченной части фотоприемника;

N2 — количество импульсов, соответствующих засвеченной части фотоприемника.

Результат, накопленный в счетчике 17, соответствует с определенным масштабным коэффициентом положению энергетического максимума освещенности в изображении диафрагмы

2, положение которого связано с положением объекта 24.

Использование способа и устройства для его осуществления позволяет определять геометрическую координату положения энергетического максимума освещенности в изображении диафрагмы т.е. положение объекта при изменении величины светового потока с погрешностью, меньшей. погрешности, вызываемой дискретностью нанесения светочувствительных площадок фотопреобразоватеJIB oo