Способ измерения положения объекта и устройство для его осуществления

.8)ство СССР1975.во СССР1979 ОБЪ СТВт ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕЛЕНИЯ.(57) 1, Способ измерения положенияобъекта, заключающийся в том, чтополучают спроецированное на фотопреобраэователь иэображение диафрагмы,пространственно связанное с положением объекта, преобразуют спроецированное на фотопреобразовательиэображение в видеосигнал, измеряючисло импульсов с частотой, равнойили кратной частоте видеоимпульсов,ЯО 1 2 А заполняющих первый временной интервал, началокоторого совпадает с началом формирования видеосигнала, о т л и ч а ю щ и й 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 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 выше частоты импульсов, й заполняющих второй временной. интер вал, а ширина изображения диафрагмы не равна периоду нанесения фоточувствительных ячеек фотопреобраэовате- Сф ля, суммируют число импульсов, эапол няющих первый временной интервал, с числом импульсов, заполняющих второй - временной интервал, и по найденной сумме судят о положении объекта1067352 2. Устройство для измерения положения объекта, содержащее оптически связанные источник света, диафрагму, блок формирования изображения диафрагьи, 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 иэмере 1Изобретение.относится к измери.тельной технике.и может быть использовано для.измерения линейных и угловых перемещений различных объек-тов, например в автоколлимационныхдатчиках угла,Известен способ измерения положения объекта, заключающийся в том,что получают спроецированное на фотопреобразователь изображение диафрагмы, пространственно связанное с,положением объекта, преобразуютспроецированное на Фотопреобразователь изображение диафрагмы в электрический сигнал.Электрический сигнал преобразуютв сигнал управления, перемещающийизображение диафрагмы в положение,при котором сигнал управления близокк нулю, а по величине перемещенияизображения диафрагмы судят о поло- .жении объекта 1 .Известно устройство для измеренияположения объекта, содержащее оптически связанные источник света, диафрагму, блок формирования иэображения диафрагмы, фотоприемник, блокобработки информационных сигналов,вход которого подключен к фотоприем"нику,Устройство также содержит компенсаторы, связанные с выходами блокаобработки информационных сигналов,а Фотоприемник выполнен координатночувствительным.Недостатком способа и устройстваявляется малое быстродействие.Наиболее близким техническим решением к изобретению является,способ измерения положения объекта,заключающийся в том, что получаютспроецированное на фотопреобразователь изображение диафрагмы, простран.ственно связанное с положением объекта, преобразуют проецированное нафотопреобраэователь иэображение в ния, оно снабжено амплитудным дискриминатором, вход которого подключен к выходу блока выборки, частотным формирователем, вход которогоподключен к второму выходу блокауправления, блоком коммутации, первый и второй информационные входыкоторого подключены соответственнок выходу амплитудного дискриминатора и выходу частотного формировате)ля, управляющий вход блока коммутации Подключен к третьему выходу блока управления, а выход блока коммутациисоединен со счетным входом счетчика. 2видеосигнал, измеряют число импульсов с частотой, равной или кратнойчастоте видеоимпульсов, заполняющихпервый временной интервал, началокоторого совпадает с началом Формирования видеосигнала 2.Способ осуществляется устройством для измерения положения объекта,содержащим оптически связанные ис О точник света, диафрагму, блок формирования изображения диафрагмы, фотоприемник, выполненный на основе прибора с зарядовой связью, блок выборки,фвходом подключенный к выходу Фотоприемника, блок управления, первыйвыход которого соединен с управляющим входом фотоприемника, счетчики регистратор, вход которого соединен со счетчиком 2.Способу и устройству присуща не достаточная точность измерения, вызываемая дискретностью пространственного расположения фоточувствительныхэлементов фотоприемника и влияниемвеличины освещенности в иэображении 25 диафрагьаа,.Цель изобретения - повышение точности измерения.Укаэанная цель достигается тем,что согласно способу измерения поЗоложения объекта, заключающемуся втом, что получают спроецированноена фотопреобраэователь изображениедиафрагмы, пространственно связанное с положением объекта, преобраЗ 5 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 временнойинтервал, длительность которого пропорциональна ширине изображения диаФрагмы, причем начало второго временйого интервала совпадает с окончанием первого временного интервала, измеряют число импульсов с частотой, равной или кратной частоте видеоимпульсов, заполняющих второй временной интервал, частота импульсов, за полняющих первый временной интервал, в два раза выше частоты импульсов, заполняющих второй временной интер-. вал, а ширина иэображения диафрагмы не равна периоду нанесения фоточув ствительных ячеек фотопреобразователя, суммируют число импульсов, заполняющих первый временной интервал, с числом импульсов, заполняющих второй временной интервал, и по найден ной сумме будят о положении объекта.Цель достигается тем, что в устройстве для измерения положения объекта, содержащем оптически связанные источник света, блок формированияизображения 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 ды которого подключены соответственно к выходу амплитудного дискриминатора и выходу частотного формирователя, управляющий вход блока управления, а выход блока коммутации сое динен со счетным входом счетчика.На чертеже представлена функциональная схема устройства, осуществляющего способ измерения положения объекта. 45Устройство содержит источник 1 света, диафрагму 2, блок 3 формирования изображения 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, 60Устройство работает следующим образом.Источник 1 света освещает диафрагму 2, иэображение которой, отраженное,от объекта 24, переносится блоком 3 формирования изображения диафрагмы с помощью светоделительногоэлемента 4 и объектива 5 на поверх-ность фотоприемника 6.При измерении положения объектапроисходит перемещение изображениядиафрагмы 2 по поверхности фотоприемника 6,Блок 7 управления периодическиопрашивает фотоприемник 6, на выходе которого формируются видеоимпульсы, огибающая которых пропорциональна распределению освещенности виэображении диафрагмы 2,Сигналы, снимаемые с фотоприемника .6, поступают на вход блока 8 выборки, осуществляющего синхроннуювыборку видеоимпульсов, снимаемыхс фотоприемника, Частота выборкисинхронизирована с частотой опросафотоприемника 6,Сигналы с выхода блока 8 выборки поступают на вход пикового детектора 10, входящего в амплитудныйдискриминатор 9. Пиковый детектор10 запоминает максимальную амплитуду видеоимпульсов,Сигнал, снимаемый с выхода пикового детектора 10, делится делителем 11 и поступает на один из входов компаратора 12, на другой входкоторого поступает сигнал с выходаблока 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 амплитудного значения видеоимпульсов. Уровень компарирования может регулироваться делителем 11,В начале цикла опроса фотоприемника 6 блок 7 управления формирует сигнал сброса, перебрасывающий триггер14, входящий в блок 13 коммутациив состояние единицы и сбрасывающий счетчик 17. После формированияимпульса сброса блок 7 управленияформирует 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.Заказ 1195/45 Тираж 593 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, 3-35, Раушская наб д. 4/5 филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 На второй вход элемента 15 Ипоступает разрешающий потечциал свыхода триггера 14.Сигналы, снимаемые с выхода эле"мента 15 И, проходят через элемент16 ИЛИ и подсчитываются счетчиком 17. 5При 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 подсчитызаются счетчиком 17,Результат, накопленный в счетчике 17, регистрируется регистратором 23.Таким образом, за один Ыикл опроса, в счетчике 17 накапливается результат равныйБ =281+02,где И- количество импульсов,накопленных в счетчике; 2 О2 М 1 - количество импульсов, со"ответствующих незасвеченной части фотоприемника; Н 2 - 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 фотопреобразователя,