Устройство для измерения расстояния до отражающей поверхности

(54) УСТРОЙСТВО РАССТОЯНИЯ ДО О ВЕРХНОСТИ(57) Изобретение отн измерительной технике зовано для бесконтакт стояний между оптиче объективов. Цель изоб точности измерения п ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТРАЖА)ОЩЕЙ ПО осится к контрольно и может быть исполь ного измерения рас скими компонентами етения - повышение тем повышения кру ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ тизны информационного сигнала, которая достигается использованием многощелевой диафрагмы 2. Изображение многощелевой диафрагмь 2, освещаемой источником 1 света, строится блоком 4 формирования изображения диафрагмы на отражаюгцую поверхность. Отраженный сигнал преобразуется ПЗС 9 в видеосигнал, который выделяется блоком0 выборки. Гармоническая составляющая видеосигнала выделяется полосовым фильтром 11, детектором 12, фильтром 13 нижних частот и регистрируется блоком 14 индикации. Расстояние до отражающей поверхности регистрируется индикатором 16 положения по перемещению фокусируюгцего объектива 7 приводом 8, который управляется индикатором 14 по достижении сигналом на его входе максимального значения.1 з.п.ф-лы, 3 ил.1Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения расстояния до отражающей поверхности, например, при измерении воздушных промежутков между оптическими компонентами объектива,Цель изобретения - повышение точности измерений путем использования многошелевой диафрагмы.На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - многощелевая диафрагма; на фиг. 3 - временные диафрагмы сигналов, формирующихся на выходах отдельных блоков.Устройство содержит оптически связанные источник 1 света, многощелевую диафрагму 2, прозрачные окна 3 которой расположены симметрично относительно центральной непрозрачной части, блок 4 формирования изображения диафрагмы, выполненный в виде полупрозрачного элемента 5, коллимирующего объекти ва 6 и фокусирую щего обьектива 7, привод 8, связанный с фокусируюшим объективом 7, фотопреобразователь 9, выполненный в виде линейного позиционно-чувствительного фотоприемника на основе прибора с зарядовой связью (ПЗС), последовательно соединенные блок 10 выборки, полосовой фильтр 11, детектор 2, фильтр 13 нижний частот, блок 14 индикации, блок 15 опроса, выходы котооого соединены с управляющими входами ПЗС 9 и блока 10 выборки, информационный вход блока 10 выборки подключен к выходу ПЗС 9. Кроме того, устройство содержит индикатор 16 положения, связанный с приводом 8. На фиг. 1 обозначен также элемент 17 с отражающими поверхностями, расстояние до которого измеряется.Устройство работает следующим образом, Световой поток, формируемый источником 1 света, освещает многощелевую диафрагму 2. Изображение многощелевой диафрагмы 2 с помощью светоделительного элемента 5, коллимирующего объектива 6 и фокусирующего объектива 7, строится на отражающей поверхности элемента 17 и при обратном ходе с помощью фокусирующего объектива и коллимирующего объектива 6 на светочувствительной поверхности ПЗС 9.Блок 15 опроса периодически формирует импульсы опроса ПЗС 9. На выходе ПЗС периодически формируются импульсы, огибающая которых пропорциональна распределению освещенности по светочувствительным площадкам ПЗС 9. Импульсы, снимаемые с выхода ПЗС 9, поступают на вход блока 10 выборки, на управляющий вход которого поступают синхронизирующие импульсы с блока 15 опроса.На выходе блока 10 выборки формирется видеосигнл сложного спектра, амплитуда которого пропорциональна распределению освещенности по светочувствительнымплощадкам ПЗС 9.Видеосигнал поступает на вход полосового фильтра 11, выделяющего гармоническую составляющую, частота которой определяется расстоянием между изображениемотдельных окон многощелевой диафрагмы 2 и временем опроса ПЗС 9.Сигнал, выделенный полосовым фильтром11, детектируется детектором 12, сглаживается фильтром 13 нижних частот и индицируется блоком 14 индикации,При совпадении плоскостей изображениямногощелевой диафрагмы 2 и отражающейповерхности элемента 17 глубина модуляцииизображения многощелевой диафрагмы 2,построенной на светочувствительной поверхности ПЗС 9, максимальна (фиг. За), Приэтом гармоническая составляющая, выделяемая полосовым фильтром 11, имеет максимальное значение и блок 14 индикации инди 20 цирует максимальную величину.При смешении плоскости изображениямногошелевой диафрагмы 2 относительноотражающей поверхности элемента 17 глубина модуляции изображения многощелевойдиафрагмы 2, построенная на светочувствительной поверхности ПЗС 9, уменьшается(фиг. Зб). При этом амплитуда гармонической составляющей, выделяемой полосовым фильтром 11, также уменьшается иблок 14 индикации индицирует меньшую ве 30Перемещением фокусирующего объектива 7 приводом 8 устанавливается положение, при котором блок 4 индикации индицирует максимальную величину. Г 1 оложениефокусируюшего объектива 7 индицируетсяиндикатором 16 положения, который индицирует расстояние до отражающей поверхности.Настройка устройства осуществляетсяпутем установки эталонного элемента 17 с отражающей поверхностью, т. е. проводятся40 измерения относительно эталонного расстояния.Расположение прозрачных окон 3 многощелевой диафрагмы 2 симметрично относительно центральной непрозрачной части(фиг. 2) повышает чувствительность устройства.При непрерывном расположении прозрачных окон 3 на многошелевой диафрагме 2глубина модуляции в центральной частиизображения многощелевой диафрагмы 2меньше изменяется по сравнению с изменением глубины модуляции от боковьх частейпо следующим причинам. Глубина резкостиоптической системы, состоящей из объективов 6 и 7, по центру выше, чем по полю.Уменьшается влияние центральных пучков55 лучей, отражающихся от последующих отражающих поверхностей элемента 17, которыесоздают дополнительную, мало изменяющуюся модуляцию изображения от централь1320663 ДЫ 2, 2 Составитель В. ЧулковРедактор А. Огар Техред И. Верес Корректор А. ИльинЗаказ 2649/44 Тираж 677 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и огкрытий113035, Москва, Ж - 35, Рауновская наб., д. 4,5Производственно. полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ной части изображения многощелевой диафрагмы 2 в случае расположения прозрачных окон в центральной части многощелевой диафрагмы 2, Многощелевая диафрагма 2 в совокупности с ПЗС 9 и полосовым фильтром 11 увеличивает соотношение сигнал/шум, что позволяет работать на более высоких пространственных частотах (меньшей ширине окон 3). Это, в свою очередь, повышает чувствительность и точность измерений.Использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерения расстояния до отражающей поверхности объекта за счет повышения крутизны информационного сигнала, характеризующего моменты фокусирования изображения многощелевой диафрагмы на отражающую поверхность объекта. Формула изобретения1. Устройство для измерения расстояния 20 до отражающей поверхности, содержащее оптически связанные источник света, диафрагму, блок формирования изображения диафрагм, привод, связанный с блоком формирования изображения диафрагмы, индикатор положения, связанный с приводом, фотопреобразователь, блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повыц 1 ения точности измерения, оно снабжено последовательно соединенными блоком выборки, полосовым фильтром, детектором, фильтром нижних частот, выход которого соединен с входом блока индикации, блоком опроса, диафрагма выполнена многощелевой, фотопреобразователь выполнен в виде линейного позиционно-чувствительного фотоприемника, выходы блока опроса соединены с управляющими входами линейного позиционно-чувствительного фотоприемника и блока выборки, информационный вход которого подключен к выходу линейного позиционно-чувствительного фотоприемника,2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что прозрачные окна многощелевой диафрагмы расположены симметрично относительно центральной непрозрачной части.