Способ измерения перемещения объекта и устройство для его реализации

Способ измерения перемещения объекта и устройство для его реализации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ g(К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3776020/24-28 (22) 23.07.84 (46) 30.11.85. Бюл. 1!- 44 (71) Северо-Западный заочный политехнический институт (72 ) С. С. Михейкин, И. А. Прошин и А. А. Сарвин (53 ) 531. 7! 7 (088. 8 ) (56) Авторское свидетельство СССР

М 428200, кл. G 01 В, 11/02, 1971.

Заявка ФРГ У 3151800, кл. G 01 В 11/00, !982. (54 ) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕИЕЩЕ1!ИЯ

ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ . (57 ) 1, Способ измерения перемещения объекта, заключающийся в том, что освещают диафрагму источником света, проецируют отраженное от объекта изображение диафрагмы на поверхность дифференциального координатно-чувствительного фотоприемника, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия измерений, освещают диафрагму через равные временные интервалы импульсным источником света, световой поток которого уменьшается йо экспоненциальному закону, формируют две последовательности прямоугольI ных импульсов, длительности которых

„„8U„„1195184 A l! g G 01 В 21/00 определяются превышением экспоненциально уменьшающихся электрических сигналов, снимаемых с дифференциального координатно-чувствительного фотоприемника, опорного напряжения, а по разности длительности прямоугольных импульсов двух последовательноСтей судят о величине перемещения объекта.

2. Устройство для измерения перемещения объекта, содержащее оптически связанные источник света, диафрагму, проекционный и фокусирующий объективы, оптические оси которых расположены наклонного и симметрично относительно нормали к поверхности объекта, д дифференциальный координатно-чувствительный фотоприемник, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия измерений, оно снабжено последовательно соединенными генератором, блоком формирования зкспоненциально спадающих ° импульсов тока, выход которого соединен с источником света, двумя компараторами, входы которых связаны с выходами дифференциального координатно-чувствительного фотоприемника, блоком выделения временных интервалов, входы которого подключены .к выходам компараторов.

1! 119

Изобретение относится к измери-:. тельной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения величины перемещения объекта, имею-. щего отражающую поверхность, например, в системах активного контроля при обработке деталей.

Целью изобретения является повышение быстродействия измерений.

На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2" смещение изображения диафрагмы относительно дифференциального координатно-чувствительного фотоприемника; на фиг. 3 - временные диаграммы работы отдельных блоков устройства, Устройство содержит генератор 1, блок 2 формирования экспоненциально спадающих импульсов тока, вход которого подключен. к генератору 1, оптически связанные источник 3 света, выполненный в виде светодиода, диафрагму 4, проекционный объектив

5, установленный в оправе 6, фокуснрующий объектив 7, установленный в оправе 8, дифференциальный координатно-чувствительный фотоприемник 9, состоящий из двух фотодиодов 10 и

1l, усилители 12 и 13, входы которых подключены к фотодиодам 10 и 11, компараторы 14 и 15, вхсды которых подключены к выходам усилителей 12 и 13, блок !6 выделения временных интервалов, состоящий из инверторов

17 и 18, входы которых подключены к выходам компараторов 14 и 15, логических элементов 19 и 20 И, входы логического элемента 19 И подключены к выходу инвертора !7 и выходу компаратора 15, входы логического элемента 20 И подключены к выходу инвертора 18 и выходу компаратора 14, стойку ?1, механически связанную с оправами 6 и 8. Измеряется линейное перемещение объекта 22, Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 формирует импульсы, поступающие на блок 2 формирования экспоненциально спадающих импульсов тока, который формирует экспоненциально спадающие импульсы тока с периодом, равным периоду импульсов, поступающих с генератора 1, сформированные импульсы тока поступают на источник 3 света, формирующий световой поток, мощность которого периодически изменяется по экспоненциальному закону, 5!84, r cos +2vx

,с -соь о — 2 ч х!

2

Световой поток, формируемый источником 3 света, освещает диафрагму 4, изображение которой переносит" ся объективом 5 на отражающую поверхность объекта 22. Отраженное от отражакгцей поверхности объекта 22 иэображение диафрагмы 4 переносится объек"тивом 7 в плоскость. установки дифференциального координатно-чувствитель" ного фотоприемника 9, освещая светочувствительные площадки фотодиодов

10 и ll (фиг. 2 ). Сигналы, формируемые фотодиодами 10 и 11, усиливаются усилителями !2 и 13 и поступают на компараторь 14 и 15, где сравниваются с опорным напряжением. На выходах компараторов 14 и 15 формируются прямоугольные импульсы, поступающие на входы инверторов 17 и 18 и первые входы логических элементов 19 и 20 И, входящих в блок 16 выделения временных интервалов.

Импульсы, формируемые на выходах инверторов 17 и 18, поступают на вторые входы логических элементов !9 и

20 И.

При нахождении объекта 22 в среднем положении изображение диафрагмы

4 расположено симметрично относительно фотодиодов 10 и 11. При этом амплитуды экспоненциально спадающих сигналов, снимаемых с фотодиодов 10

O и 11, равны друг другу, на выходах компараторов 14 и 15 формируются импульсы, длительности которых равны друг другу. На выходах блока 16 вь!деления временных интерваловинформационные временные интервалы равны нулю.

При смещении.объекта 22 происходит смещение изображения диафрагмы

4 относительно фотодиодов 10 и 11, на выходе которых формируются экспоненциально спадающие импульсные сигналы, амплитуды которых не равны друг другу, что приводит к тому, что длительности импульсов, формируемых на выходах компараторов 14 и 15, не равны друг другу. После логической обработки импульсов, снимаемых с выходов компараторов 14 и 15 инверторами

17 и 18 и логическими элементами 19 и

20 И, на одном из выходов блока 16 выделения временных интервалов формируется временной интервал, длительность которого связана с величиной перемещения объекта 22 соотношением где д — временной интервал, форми-

pyemiA на одном из выходов блока 1С выделения временных интервалов; — постоянная времени экспоненциально спадающих импульсов тока, формируемых блоком 2 формирования экспоненциально спадающих импульсов тока, с - ширина изображения диафрагмы 4 в плоскости, перпендикулярной оптической оси объектива 5;

- угол между нормалью, проведенной к отражающей поверхности объекта 22, и оптическими осями объективов 5 и 7;

v — линейное увеличение объектива 7; х — величина линейного перемещения объекта 22 от среднего положения, На втором выходе блока 16 выделения временных интервалов формируется

95! 84

4 логический О, который характеризует направление перемещения объекта 22, При перемещении объекта 22 в противоположном направлении информация, содержащаяся в сигналах, формируемых на выходах блока 16 выделения времен" ных интервалов, меняется местами, т.е. на том выходе, где формировался временной интервал, формируется логиf0 ческий О, характеризующий перемещение объекта 22 в противоположном направлении, а на выходе, на которомформировался логический О, формируется временной интервал, несущий инфор15 мацию о величине перемещения объекта 22.

Использование способа позволяет конструировать быстродействующие устройства, в которых временной ин20 тервал, характеризующий величину перемещения объекта, не зависит от мощности источника света и отражающей способности поверхности объекта.

1195184

Т50

ИХ

ИЯ

Составитель Т. Айсин

Редактор А. Гулько Техред С Мигунова Корректор О. Луговая

Заказ 7406/45 Тираж 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4