Способ измерения перемещения объекта и устройство для его реализации

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСИРЕСПУБЛИК сддд 01 В 21/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЕТЕЛЬСТВ АВТОРСНО(54 ) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯОБЬЕКТА И УСТРОЙСТВО 4 аочныи тех А. Прошин льство СССР1/02, 1971,РЕИЕЩЕ 11 ИЯ ЕГО РЕАЛИЗАОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(57 ) 1, Способ измерения перемещения объекта, заключающийся в том, что освещают диафрагму источником света, проецируют отраженное от объекта изображение диафрагмы на поверхность дифференциального координатно-чувстви тельного фотоприемника, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия измерений, освещают диафрагму через равные временные интервалы импульсным источником света световой поток которого уменьшается ддо экспоненциальному закону, формируют две последовательности прямоуголь 3ньдх импульсов, длительности которых определяются превышением экспоненциально уменьшающихся электрическихсигналов, снимаемых с дифференциального координатно-чувствительного фотоприемника, опорного напряжения, а поразности длительности прямоугольныхимпульсов двух последовательноСтейсудят о величине перемещения объекта.2. Устройство для измерения перемещения объекта, содержащее оптическисвязанные источник света, диафрагму,проекционный и фокусирующий объективы, оптические оси которых расположены наклонного и симметрично относительно нормали к поверхности объекта,дифференциальный координатно-чувствительный фотоприемник, о т л и ч а -ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия измерений, оноснабжено последовательно соединенными генератором, блоком формированиязкспоненциально спадающих импульсовтока, 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,119Изобретение относится к измери-:.тельной технике и может быть исполь-зовано для бесконтактного измерениявеличины перемещения объекта, имею-.щего отражающую поверхность, например, в системах активного контроляпри 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 диаграммыработы отдельных блоков устройства,Устройство содержит генератор 1,блок 2 формирования экспоненциальноспадающих импульсов тока, вход которого подключен. к генератору 1,оптически связанные источник 3 света, выполненный в виде светодиода,диафрагму 4, проекционный объектив5, установленный в оправе 6, фокуснрующий объектив 7, установленныйв оправе 8, дифференциальный координатно-чувствительный фотоприемник 9,состоящий из двух фотодиодов 1 О и11, усилители 12 и 13, входы которых подключены к фотодиодам 10 и 11,компараторы 14 и 15, вхсды которыхподключены к выходам усилителей 12и 13, блок 6 выделения временныхинтервалов, состоящий из инверторов17 и 18, входы которых подключены квыходам компараторов 14 и 15, логических элементов 19 и 20 И, входы логического элемента 19 И подключены квыходу 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 линейноеперемещение объекта 22,Устройство работает следующимобразом,Генератор 1 формирует импульсы,поступающие на блок 2 формированияэкспоненциально спадающих импульсовтока, который формирует экспоненциально спадающие импульсы тока с периодом, равным периоду импульсов, поступающих с генератора 1, сформированные импульсы тока поступают наисточник 3 света, формирующий световой поток, мощность которого периодически изменяется по экспоненциальному закону, 2Световой поток, формируемый источником 3 света, освещает диафрагму 4, изображение которой переносит" ся объективом 5 на отражаницую поверхность объекта 22, Отраженное от отражанзцей поверхности объекта 22 иэображение диафрагмы 4 переносится объек"тивом 7 в плоскость. установки диффе 584 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55/ссозЫ+2 чх ,с.сов о - 2 ч х ренциального координатно-чувствитель"ного фотоприемника 9, освещая светочувствительные площадки фотодиодов10 и 11 фиг. 2 ). Сигналы, формируемыефотодиодами 10 и 11, усиливаются усилителями 2 и 13 и поступают на компараторь 14 и 15, где сравниваются сопорным напряжением. На выходах компараторов 14 и 15 формируются прямоугольные импульсы, поступающие навходы инверторов 17 и 18 и первыевходы логических элементов 19 и 20 И,входящих в блок 16 выделения временных интервалов,Импульсы, формируемые на выходахинверторов 17 и 18, поступают на вторые входы логических элементов 9 и20 И.11 ри нахождении объекта 22 в среднем положении изображение диафрагмы4 расположено симметрично относительно фотодиодов 10 и 11. При этом амплитуды экспоненциально спадающихсигналов, снимаемых с фотодиодов 10и 11, равны друг другу, на выходахкомпараторов 14 и 15 формируются импульсы, длительности которых равныдруг другу. На выходах блока 16 выделения временных интерваловинформационныевременные интервалы равны нулю.При смещении.объекта 22 происходит смещение изображения диафрагмы4 относительно фотодиодов 10 и 11,на выходе которых формируются экспоненциально спадающие импульсные сигналы, амплитуды которых не равны другдругу, что приводит к тому, что длительности импульсов, формируемых навыходах компараторов 14 и 15, неравны друг другу. После логическойобработки импульсов, снимаемых с выходов компараторов 14 и 15 инверторами17 и 18 и логическими элементами 19 и20 И, на одном из выходов блока 16выделения временных интервалов формируется временной интервал, длительность которого связана с величинойперемещения объекта 22 соотношениемгде д - временной интервал, форми-руемый на одном из выходовблока 11 выделения временных интервалов;т - постоянная времени экспоненциально спадающих импульсовтока, формируемых блоком 2формирования экспоненциальноспадающих 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;ч - линейное увеличение объектива 7;х - величина линейного перемещения объекта 22 от среднегоположения,На втором выходе блока 16 выделения временных интервалов формируется9584 4логический О, который характеризуетнаправление перемещения объекта 22.При перемещении объекта 22 в противоположном направлении информация,содержащаяся в сигналах, формируемыхна выходах блока 16 выделения времен"ных интервалов, меняется местами,т.е, на том выходе, где формировалсявременной интервал, формируется логи О ческий О, характеризующий перемещение объекта 22 в противоположном направлении, а на выходе, на которомформировался логический О, формируется временной интервал, несущий инфор мацию о величине перемещения объекта 22.Использование способа позволяетконструировать быстродействующиеустройства, в которых временной ин тервал, характеризующий величинуперемещения объекта, не зависит отмощности источника света и отражающей способности поверхности объекта.1195184 г.г иг. Составитель Т, Айсинько Техред,С Мигунова Корректор говая кто ноР каз д, 4/ Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проект 4 5 Тираж 650 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауш