Устройство для измерения положения объекта

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУ БЛИН С 01 В 21/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ДЕТЕЛЬСТТ 0 РСИОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРпо заявке Ф 3597177, кл.С 01 В 21/10,1983.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА(57) Изобретение относится к измерительной технике, Целью изобретенияявляется повышение точности измеренийэа счет исключения погрешностей и по"мех. Устройство производит усреднение 80127210 по К-импульсам, где К равно числуграней зеркал многогранного зеркалаблока сканирования. Усреднение позволяет, в частности, исключить погрешности от изготовления блока сканирования. Исключение других помех осуществляется при применении системы издвух идентичных цепочек, содержащихсоединенные последовательно делитель16, счетчик 17, буферный регистр 18и цифроаналоговый преобразователь 19,сигналы с которых поступают на схему14 сравнения. Устройство позволяетизмерять смещения как прозрачных,так и непрозрачных объектов в двухвзаимно перпендикулярных направлениях. 3 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено при измерении диаметров проволоки, световолокна во время вытяжки и др.Цель изобретения - повьш 1 ение точности измерений за счет исключения погрешностей от помех.На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы информационных импульсов; на фиг.3 - блок-схема измерительного канала.Устройство содержит последовательно расположенные и оптически связанные лазер 1, оптический элемент 2, включающий микрообъектив и коллнматорный объектив для преобразования спектра угловых частот лазера, блок 3 сканирования, представляющий собой многогранное зеркало, установленнное с возможностью вращения с заданной частотой, оптическую систему, состоящую из объектива 4, создающего иэображение точечного источника в зоне нахождения объекта измерения и преобразующего угловую развертку в линейную, полупрозрачного зеркала 5, установленного под углом 45 к оптической оси и делящего сканируемый световой поток на два пучка, двух оборачивающих зеркал 6 и фокусирующей линзы 7, и два фотоприемника 8, два усилителя 9, соединенные с ними, два измерительных канала 10, подключенные к усилителям 9. Каждый канал 1 О (фиг,3) состоит иэ блока 11 временной селекции, блока измерения временных интервалов в виде генератора 12 тактовой частоты, двух схем 13 заполнения, первые входы которых соединены с ним, а вторые с блоком 11 временной селекции, и регистрирующей схемы 14 сравненияКанал содержит также схему 15 задержки на к и две цепочки цифрового усреднения, каждая иэ которых состоит иэ соединенных последовательно делителя 16 на к, счетчика 17, буферного регистра 18 и цифроаналогового преобразователя 19, Цепочки включены между входами схемы 14 и выходами схем 13 заполнения.Устройство работает следующим образом.Вышедший из лазера 1 пучок света проходит через оптический элемент 2, в котором происходит преобразование спектра угловых частот лазера, и попадает на блок 3 сканирования. Пре" образование углового расхождения света лазера необходимо для регулирования положения иэображения точечногоисточника в зоне расположения объекта измерения.Далее излучение попадает на объектив 4, который установлен от сканирующего многогранного зеркала блока 3 на расстоянии, равном его рабочему отрезку,Объектив 4 выполняет двоякую функцию, С одной стороны, осуществляет преобразование развертки из угловой в линейную, а с другой - фокусирует лазерный луч, прошедший через оптический элемент 2, Световой поток делится полупрозрачным зеркалом 5 на два одинаковых пучка, распространяющихся на взаимно перпендикулярных направлениях. Зеркала 6 осуществляют поворот световых потоков так, что они оба одновременно проходят череззону, в которой находится измеряемыйобъект.25Затем свет попадает на фокусирующие линзы 7, которые собирают его .на Фотоприемниках 8. Последние вырабатывают информационные сигналы, попадающие на усилители 9Информационные сигналы фотоприемников представляют собой импульс засветки и теневой импульс (фиг.2). Вотсутствие объекта измерения сигналпредставляет собой импульс засветки35 (ФИГ е 2 с)длительность котОРОГО ()равна времени сканированияВ случае,наличия объекта в зоне сканирования на импульсе засветки появляется теневой импульс (фиг,25), длительность 40 которого (1 ) определяется частотойтвращения многогранного зеркала блока 3, фокусным расстоянием объектива 4,и равна времени прохождения светового сфокусированного луча через объект,т.е. пропорциональна размеру объектаизмерения, Если объект будет прозрачным (волокно, штабики), то информационный импульс имеет вид, как наонный импульс имеет вид, как на 50 Фиг.2 Ь.Время 1 (Фиг.28,6) между начальньщ фронтом светового импульса и начальным фронтом теневого импульса несет информацию О положении объекта55 и может быть использовано для определения местоположения объекта измерения. Определение местоположения объекта в устройстве осуществляется пу 1272 109тем сравнения длительностей первого и последнего информационных импульсов 7 и с в измерительных каналах О.и 1 цйВ каждом из измерительных каналов 10 усиленный с фотоприемника сигнал, 5 несущий информацию о.диаметре и координатах, поступает на блок 11 временной селекции, разделяющий по цепочкам первый и последний импульсы (первый и второй для непрозрачного объекта, 10 первый и третий для прозрачного), На выходе блока 11 получаются два импульса, разность длительностей которых пропорциональна смещению объекта измерения от начала отсчета. Далее сиг нал с блока измерения временных интервалов поступает на схему, где заполняется импульсами генератора 12 тактовой частоты для последующего сравнения в схеме 14. Для фильтрации 20 от случайных помех и шумов, неизбежных в процессе измерения, разделенные импульсы подаются на две идентичные цепочки цифрового усреднения, состоящие из делителя 16 на К с коэффици ентом деления К (трехфазного) счетчика 17, буферного регистра 18 и цифро аналогового преобразователя 19 напряжения. С выхода цифроаналогового преобразователя 1,9 напряжения подаются на вход схемы 14 сравнения, на выходе которой формируется напряжение ЬБ=Б, -О , пропорциональное измеряемой величине,Схема 16 задержки на К импульса синхронизации (на К шагов) в совокупности с делителем 16 на К предназначены для цифрового усреднения результатов К измерений.При реализации усреднения по фор муле и и ии =+- в "СР К КК фгде и - значение любой величины при одном отсчете, емкость суммирующих счетчиков можно выбирать небольшой.Число импульсов заполнения, деленное на К, накапливается в счетчиках 17, которые суммируют импульсы К измерений. ДЕленньй ца К импульс сикхрониэации разрешает перезапись состояния счетчиков 17 в буферные регистры 18. С буферных регистров 18 информация переписывается в ццфроацалоговые преобраэоватепи 19, ца выходах которых появляются напряжения, сравниваемые и усиливаемые схемой 14 сравнения. С выхода схемы 14 сравнения разность напряжений подается ца индикацию и в устройство управления положением измеряемого объектаформула изобретенияУстройство для измерения положенияобъекта, содержащее оптически связанные лазер, блок сканирования, оптический блок, предназначенный для разделения светового потока ца два взаимно перпендикулярных пучка, и двафотоприемника, установленные на соответствующих выходах оптического блока, два измерительных кацала, каждыйиз которых состоит иэ блока временнойселекции и блока иэмереция временныхинтервалов в виде генератора тактовойчастоты, двух схем эаполнения, первыевходы которых связаны с ним, а вторые - с блоком временной селекции, ирегистрирующей схемы сравнения, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений,каждый иэмерительный канал снабженсхемой задержки на К, двумя цепочками цифрового усреднения, состоящимииз соединенных последовательно делителя на К, счетчика, буферного регистра и цифроаналогового преобраэоваФтеля и включенными между соответствующими схемами заполнения и входамирегистрирующей схемы сравнения блокаизмерения временных интервалов, входсхемы задержки на К подключен к входублока временной селекции и выходу соответствующего фотоприемника, а выход - к вторым входам буферных регистров цепочек,1272109 Составитель Е.ГлазковаТехред Л.Сердюкова Корректор В,Бутяга Редактор Н.Тупица Заказ 6327/37 Тираж 670 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3-35 Раушская наб., д. 4/5