Способ определения расстояния до поверхности объекта и устройство для его осуществления

/ Под разруш трол издели М.: Ма нострое ние ИЯТВО оже да- ени змер ивом ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СНИ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТО ДО ПОВЕРХНОСТИ ОБЪЕКТА И УСТРО ДЛЯ Е 1 О ОСУ 1 ЦЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к к рольно-измерительной технике и быть использовано при контроле ленности объектов. 1 елью изобр является расширение диапазона ний. Путем фокусирования объек 2 света от источника 1 на точечную диафрагму 3 за ней создают дифракционное поле с радиально симметричным спектральным распределением пучков. Пучок поля отклоняется аксиконом 4 в сторону оптической оси, что обеспечивает каждой спектральной компоненте свое расположение точки фокусировки на оси. Сформированным таким образом сходящимся пучком совмещают поверхность объекта и в задней фокальной плоскости объектива 6 формируют ее изображение. Диафрагмы 7, пропуская только центральную часть изображения, обеспечивают получение в дальней зоне дифракции картины в виде И е спектра, который проектируется на линейный фотоприемник 8. В блоке 9 оп.ределяется длина волны спектральной компоненты, имеющей максимальную ин- тенсивность, по которой определяется расстояние до объекта. 2 с.п.ф-лы,1 ил. ЬаайИзобретение относится к контроль- нО-измерительной технике и может найти применение при создании средств для.контроля удаленности объектов.ЦеЛью изобретения является расширение диапазона измерений.На чертеже представлена схема устройства, реализующего способ.Устройство содержит последователь О но расположенные источник 1 света, первый объектив 2, точечную диафрагму 3 аксикон 4, светоделитель 5, второй ооъектив 6, в задней фокальной плоскости которого расположена диафрагма 15 7, линейный позиционно-чувствительньй фотопрйемник 8 и блок 9 электронной обработки.Способ реализуется посредством устройства следующим образом. 20Первый объектив 2 фокусирует излучение источника 1 на точечное отверстие диафрагмы 3. Возникающее за диафрагмой дифракционное поле состоит из совокупности осесимметричных рас ходящихся парциальных пучков, каждому из которых соответствует определенная длина волны. Аксикон 4 - тело вращения конической формы - отклоняет падающий на него под углом о световой пучок длины волны 1 в сторону оптической оси, причем сохраняет его гомоцентричность. Точка фокусировки пучка однозначно связана с углом с его падения на аксикон, Поэтому в каждой точке на оси системы фокусируется спектральная компонента определенной длины волны Ь, Второй объектив 6 выбран таким образом, что его заднее фокусное расстояние многоменьше расстояния до поверхности, что соответствует телескопическому ходу лучей в пространстве предметов. Оптимальным образом данному условию удовлетворяют линзы, изготовленные нз отрезков самофокусирующих градиВнтных моноволокон - граданов, выполненных в форме прямого кругового цилиндра диаметром 0,8 - 1,5 мм и длиной 4-5 мм, При этом для различных Вариантов волокон обеспечивается фокусное расстояние от 1 со до долей миллиметра при большой (до 0,66) числовой апертуре. Изображение поверхНости формируется в. задней фокальной55 Плоскости этого объектива. ДиафрагИой 7 пропускается только центральная часть изображения, содержащая сфокусированную компоненту и частичные потоки с другими длинами волн, В дальней зоне диафрагмы 7 образуется дифракционная картина в виде спектра, которая проектируется на линейный фотоприемник 8, например линейку ПЗС, диссектор, линейку фотодиодов и т,п. Амплитуда выходного сигнала фотоприемника является функцией координаты светочувствительной площадки, Поэтому в блоке 9 электронной обработки по положению максимума амплитуды однозначно определяют длину волны спектральной компоненты и соответствующее ей расстояние до поверхности объекта.Формула изобретения1. Способ определения расстояниядо поверхности объекта, заключающийся в том, что формируют сходящийся световой поток, освещают им поверхностьконтролируемого объекта, формируют изображение освещенного участка поверхности, осуществляют анализ изображенияи по параметру светового излученияопределяют расстояние до поверхности,1о т л и ч а ю щ и й с.я тем, что,с целью расширения диапазона измерений, формируют поток с радиально симметричным спектральным распределением, при освещении поверхности фокусируют спектральные компоненты светового потока вдоль оси потока, прианализе изображения спектрально разлагают изображение, определяют распределение интенсивности в спектре ификсируют спектральную компоненту смаксимальной интенсивностью, а в качестве параметра светового излучениявыбирают длину волны зафиксированнойспектральной компоненты,2, Устройство для определения расстояния до поверхности объекта, содержащее расположенные вдоль оптической оси источник света, первый объектив и светоделитель, оптически связанные с светоделителем и последовательно установленные второй объектив, диафрагму и фотоприемник, и блок электронной обработки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, первый объектив размещен между источником света и светоделителем, устройство снабжено последовательно расположенными вдоль оптической оси между. пер1562689 Составитель В.БахтинТехред Л.Олийнык Корректор М.Шароши Редактор Г,Гербер Заказ 1054 Тираж 493 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно в издательск комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарийа, 101 вым объективом и фотоприемником точечной диафрагмой и аксиконом, точечная диафрагма установлена в плоскости изображения первого объектива иоптически сопряжена с входным торцом аксикона, аксикон ориентирован так, что его ось совпадает с оптической осью устройства, а фотоприемник выполнен линейным позиционно-чувствительным.