Оптико-электронное устройство для измерения линейных смещений

Оптико-электронное устройство для измерения линейных смещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение области применения за счет повышения адаптивности приемной части и устранения проводных связей между объектом измерений и устройством. Оптико-электронное устройство для измерения линейных смещений содержит источник 1 оптического излучения с двумя излучающими площадками, разделенными отрезком прямой, размещенной на оптической оси объектива 2. Излучающие площадки источника 1 оптического излучения высвечиваются поочередно по командам с синхрогенератора 4. Излучение отражается от зеркально-линзового световозвращателя 3 и проектируется на фоточувствительную поверхность многоэлементного фотоприемника 7, который управляется синхрогенератором 4. Сигнал от каждого элемента фотоприемника 7 сравнивается с некоторым пороговым уровнем, подаваемым на второй вход пороговой схемы 9. Первый счетчик 10 производит подсчет элементов, сигнал которых превышает пороговый уровень, за время высвечивания обеих излучающих площадок. Если суммарное число элементов с превышением порога меньше полного числа элементов фотоприемника 7, аналого-цифровой преобразователь 13 уменьшает величину порога на втором входе пороговой схемы 9. Повторение измерений происходит до тех пор, пока число элементов с превышением порога не превысит полное число элементов. В этом случае схема 11 сравнения формирует управляющий сигнал, разрешающий запись в третий и четвертый счетчики 16 и 17, которые подсчитывают количество засвеченных элементов фотоприемника 7 при высвечивании одной и другой излучающих площадок. Вычитатель 18 определяет величину разности значений счетчиков 16 и 17, характеризующую смещение зеркально-линзового световозвращателя 3, жестко связанного с объектом измерений. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (I ) ) (st)5 6 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4110172/28 (22) 27.08.86 (46) 15.07.91, Бюл, N 26 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) А.Н.Тимофеев, Ю.Г.Кирчин и С.Н.Ярышев (53) 531.7 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 916982, кл. G 01 В 21/00. 1979. (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВ0 ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ. СМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение области применения за счет повышения адаптивности приемной части и устранения приводных связей между объектом измерений и устройством. Оптико-электронное устройство для измерения линейных смещений содержит источник 1 оптического излучения с двумя излучающими площадками, разделенными отрезком прямой, размещенной на оптической оси объектива 2.

Излучающие площадки источника 1 оптического излучения высвечиваются поочередно по командам с синхрогенератора 4, Излучение отражается от зеркально-линзового световозвращателя 3 и проектируется на фоточувствительную поверхность многоэлементного фотоприемника 7, который управляется синхрогенератором 4. Сигнал or каждого элемента фотоприемника 7 сравнивается с некоторым пороговым уровнем, подаваемым на второй вход пороговой схемы

9. Первый счетчик 10 производит подсчет элементов, сигнал которых превышает пороговый уровень, за время высвечивания

7 3

1663420

10 чика 12

15 обеих излучающих площадок, Если суммарное число элементов с превышением порога меньше полного числа элементов фотоприемника 7, аналого-цифровой преобразователь 13 уменьшает величину порога на втором входе пороговой схемы 9. Повторенйе измерений происходит до тех пор, пока

"число элементов с превышением порога не превысит полное число элементов. В этом случае схема 11 сравнения формирует упИзобретение относится к измерительной технике и мо>кет быть использовано для измерения линейных поперечных смещений.

Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение области применения за счет повышения адаптивности приемной части и устранения проводных связей между объектом измерений и устройством.

На чертеже показана структурная схема устройства, Оптико-электронное устройство для измерения линейных смещений содержит оптически связанные источник 1 оптического излучения, выполненный в виде двух светодиодов, объектив 2 и зеркально-линзовый световращатель 3, устанавливаемый на объекте измерений:излучающие площадки источника 1 оптического излучени имеют четкое разделение отрезком прямой, размещенной на оптической оси oR ектива 2, синхрогенератор 4, первый и второй выходы которого связаны с первым и вторым входами источника 1 оптического излучения, оптически связанные светоделитель 5, установленный между источником 1 оптического излучения и объективом 2, коллектив

6 и фотоприемник 7, выполненный в виде многоэлементного фотоприемника с управляющим входом, который соединен с третьим выходом синхроге нератора 4, последовательно связанные усилитель 8, вход которого связан с выходам фотоприемника 7, пороговую схему 9, первый счетчик

10, схему 11 сравнения, второй счетчик 12 и цифроаналоговый преобразователь 13, выход которого связан с вторым входом пороговой схемы 9, первую и вторую схемы 14 и

15 совпадения, первые входы которых связаны с вторым выходом схемы 11 сравнения, вторые входы — с выходом пороговой схемы 9, третий и четвертый счетчики 16 и

17, первые входы которых связаны соответственно с выходами первой и второй схем

14 и 15 совпадения, вторые входы — с чет20

45 равлющий сигнал, разрешающий запись в третий и четвертый счетчики 16 и 17, которые подсчитывают количество засвеченных элементов фотоприемника 7 при высвечивании одной и другой излучающих площадок.

Вычитатель 18 определяет величину разности значений счетчиков 16 и 17, характеризующую смещение зеркально-линзового световозвращателя 3, жестко связанного с объектом измерений, 1 ил, вертым выходом синхрогенератора 4 и вторым входом первого счетчика 10, вычитатель 18, первый и второй входы которого связаны соответственно с выходами третьеro и четвертого счетчиков 16 и 17, первый выход синхрогенератора 4 связан с третьим входом первой схемы 14 совпадения, второй выход — с третьим входом второй схемы

15 совпадения, пятый выход — с вторыми входами схемы 11 сравнения и второго счетУстройство работает следующим образом, Синхрогенератор 4 на первом и втором выходах формирует импульсы длительностью Тк с периодом 2Тк, импульсы на первом и втором выходах смещены по фазе на 180, третий выход синхрогенератора 4 представляет собой шину, по которой передаются сигналы, необходимые для работы многоэлементного фотоприемника 7, на четвертом выходе — формируются короткие импульсы с периодом 2ТК, на пятом выходе — формируются импульсы с периодом 2пТк, где и — число уровней квантования напря>кения на втором входе пороговой схемы 9.

В момент времени т >, определяемый командой синхрогенератора 4, одна из излучающих площадок источника 1 излучения высвечивается. Излучение, прошедшее через светоделитель 5, проектируется объективом

2, например, на удвоенную дистанцию до зеркально-линзового световозвращателя

3. Последний отражает пучок в обратном направлении, причем смещение отраженного пучка равно удвоенному смещению световозвращателя 3 с оси падающего пучка. Таким образом, излучающая площадка источника 1 проектируется на плоскость входного зрачка объектива 2 со смещением, вдвое превышающим смещение зеркально-линзового световозвращателя 3 с оптической оси. Изображение площадки с плоскости входного зрачка коллективом 6 при помощи светоделителя 5 проектируется

1663 120

15 на фоточувствительную поверхность многоэлементного фотоприемника 7, который управляется синхрогенератором 4. Сигнал с фотоприемника 7 усиливается усилителем 8 и направлется на пороговую схему 9, где сигнал от каждого элемента фотоприемника 7 сравнивается с некоторым пороговым уровнем, подаваемым на второй вход пороговой схемы 9. Б случае превышения фотосигналом порогового уровня на выходе схемы 9 формируется единица, в противном случае — ноль. Первый счетчик 10 производит подсчет элементов, сигнал которых превышает пороговый уровень. Б момент времени Ta+ TK по команде синхрогенератора 4 высвечивается вторая площадка источника 1.

B дальнейшем повторяется описанный процесс: излучение проходит через светоделитель 5, обьектив 2, световозврагцатель

3, проектируется с удвоенным смещением на входной зрачок, далее при помощи светоделителя 5 проектируется коллективом: 6 на фоточувствительную поверхность фотоприемника 7. Сигнал с фотоприемника 7 сравнивается с порогом в пороговой схеме 9, число элементов, сигнал которых превышает пороговый уровень, суммируется первым счетчиком 10 с числом элементов, подсчитанных при предыдущем кадре.

Схема 11 сравнения сравнивает число подсчитанных за два кадра элементов, сигнал которых превышает пороговое значение, с полным числом элеме)1тов, имеющихся в фотоприемнике 7. Если суммарное число элементов с превышением порога меньше полного числа элементов, управляющий сигнал поступает на первый выход, связанный со вторым счетчиком 12. Второй счетчик 12 при этом уменьшает хранящуюся в нем величину на единицу. 1!оявляющийся на его выходе код преобразуется цифро-аналоговым преобразователем 13 в аналоговую вели)ину порога, которая подается на второй вход пороговой схемы 9.

В дальнейшем цикл повторяется, начиная с высвечивания первой площадки. Повторение происходит до тех пор, пока число элементов с превышением порога не превысит полное число элеглентов, В этом случае схема 11 сравнения формирует. управляющий сигнал на в, ором выходе, который является разрешающигл для первой и второй

14 и 15 схем совпадения. По соответствующим командам синхрогенератора 4 первая схема 14 совпадения пропускает на первый вход третьего счетчика 16 последовательности импульсов от следующих нечетных кадров, а вторая схема 15 совмещения — соответственно от четных кадров

55..а вход ч=Tве;т) Ого сче. 1ика 17.;."1алее информац-Isl c выходов счетчиков 16 и 17 подается ча cooTBBTcTBëîlö;)å входы вычитателя

18, в котором 4)ор;;1)11)уетс)1 11!Qc-надцат).:— разряцный двоичный код, соотв: тствующий разllоcTи дво lч1lых кодов, пастy па к)щих на входы вы 1итателя 18. Бел)1".:. а разности хар ктеризует смещение обьек.. а измерений в направлении, т1ерпенди1 улярном гран11це раздела площадок иста1ника 1 излучения.

Бторые вхс;. ы счет;и:Îв 10, 12, 16, 17 служат для их перевода в !Oходное состояние.

С)етчики 10, 16 и 17 устанавливаются на ноль при поступлении на их вторые входы импульсов с периодом "T;, счетчик 12 устанавливается в сос)ояние 11111111 при поступл";.íèë на е а второй вход импульсов с периодам 2пТк.

Фор)лула изобоетения

OtlTviKo-3ëe::.Tp0íHoe устройство для измерения линейных смещений, содержащее

Оптически связанные источник оптического излучения, выпо;ненный в виде двух свето,циодов, объектив и фотоприемник, синхрогенератор, первый v второй выходы котОООГО связаны с первь1м 11 F TopLIM входами источника оптического излучения, и усилитель, вход которого связан с выходом фотоприеглника, о т л и ч а ю и е е с я тем, что, с целью повышения тO÷÷ocòè измерений и расширения области применения, Оно снабжено све)оделителем, расположенным l)åæäó источником оптического излучения и обьективом, коллективом, расположенным между светоделителем и фотоприемником, зеркально-линзовым световозвращателем, оптически свзанным с источником оптического излучения и устанзвливаемым на Обьекте измерения, по следовательно связанным пороговой схемой, первым счетчиком, схемой сравнения, вторым счетчиком и цифроаналоговым преобразователем, последовательно связанными первой схемой совпадения, третьим счетчиком и вычитателегл, последовательно связанными второй схемой совпадения и четвертым счетчиком, синхрогенератор выполнен с пятью выходами, фотоприеник выполнен в виде многоэлементного фотоприемника с управляющим входом, первый выход синхрогенератора связан с треты)гл входом первой схемы соВ падения, второй выход - с третьим входом второй схемы совпадения, третий выход - с управляющим входом фотоприемника, четвертый выход — с вторыми входами перво го,третьего и четвертого счетчиков, пятый выход- с вторb! ми входами второго счетчика и схемы сравнения, второй выход которой

1663420

Составитель С. Конюхов

Редактор К. Крупкина Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор М. Демчик

Заказ 2257 Тираж 382 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 связан с первыми входами первой и второй схем совпадения, вторые входы которых связаны с выходом пороговой схемы, первый вход которой связан с выходом усилителя, второй вход - с выходом цифроаналогового преобразователя, выход четвертого счетчика связан с вторым входом вычитателя.