Устройство для определения координат положения объекта

;.1 ЦБйБП 1 Ю ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯКООРДИНАТ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованодля измерений малых линейных и угловыхперемещений. Цель изобретения - упрощение устройства - достигается за счетиспользования одной и той же матрицыфотоприемников при измерении положенияпо двум координатам за счет того, что крестообразный источник излучения расположен ЯО, 1483254 под углом относительно оси симметрии матрицы фотоприемников. Автоколлимационная оптическая система 2 формирует изображение крестообразного источника 3 излучения на матрице 4 фотоприемников, положение которого определяется углами поворота зеркала 1, связываемого с объектом. Коммутатор 5 осуществляет построчное считывание сигнала с матрицы 4. С помощью коррелятора 6 и амплитудного компаратора 7 осуществляется определение номера столбца, в котором изменяется величина сигнала, по номеру которого с помощью счетчика 8 осуществляется регистрация измеряемой величины в относительных координатах. Аналогично регистрируется положение объекта по другой координате, где считывание осуществляется по столбцам, 1 з.п.ф-лы, 5 ил. Я1483254 Световой поток источника 3 проходит через автоколлимационную оптическую систему 2 и попадает на зеркало 1. Отраженный от зеркала 1 световой поток вновь проходит через автоколлимационную оптическую систему 2 и попадает на матрицу 4 фотоприемников, на которой формируется автоколлимационное изображение крестообразного источника 3 излучения (условно показано крестом). При поворотах зеркала 1 на углы а и р изображение источника 3 будет перемешаться по матрице 4 соответственно в горизонтальном и вертикальном направлениях. На фиг, 2 показан укрупненный видматрицы 4 фотоприемников и автоколлимационное изображение крестообразного источника излучения.Рассмотрим одну из линий креста, например вертикальную. Взаимодействие этой линии с прямоугольной матрицей при их взаимном развороте на угол р эквивалентно взаимодействию линии без разворота с матрицей, выполненной в виде трансверсаль-.ной сетки, т. е. при перемещении линии сигналы в фотоприемниках будут появляться последовательно в каждом ряду и по номеру ряда, в котором изменяется номер столбца, можно судить об угле поворота, При этом 15 разрешающая способность будет определяться отношением размера а фотоприемника к количеству У рядов.При различных значениях угла р получается различная разрешающая способность.Изменение разрешающей способности происходит дискретно при таких углах ср, при которых линия креста параллельна диагонали одного или нескольких столбцов матрицы.Целесообразно выбирать тангенс угларазворота кратным отношению расстояния между строками или столбцами матрицы к длине строки или столбца, т. е. ЗО где К = 1,2,3 М(М);а - расстояние между строками (столбцами);о - длина строки (столбца);М(М) - количество строк (столбцов).При К= достигается максимальная разрешающая способность, равная (в случае угловых измерений) Ла=. - агсд - ,а.2. 6. .(2)где- фокусное расстояние объектива.Аналогично можно определить угловоеположение объекта по другой координате,Коммутатор 5 . осуществляет считыва.ние сигналов с фотоприемников матрицы в два приема последовательно по строкам и 45 по столбцам, Коррелятор 6 осуществляетсравнение последовательности сигналов строк или столбцов с эталонным сигналом 5. Амплитудный компаратор 7 осуществляет сравнение сигнала с коррелятора 6 с пороговым уровнем Упса . Счетчик 8 импульсов подсчитывает импульсы блока 9 управления от момента начала считывания сигналов с фотоприемников по строкам или столбцам до момента его остановки сигналом с амплитудного компаратора 7 и тем самым регистрирует (в относительных едини цах) величину углового перемещения.Работа схемы регистрации поясняетсявременными диаграммами, изображенными на фиг. 5.Для определения координаты а коммутатор 5 осуществляет считывание сигналов с фотоприемников матрицы 4 по столбцам, начиная с первого в направлении стрелки на рисунке фиг. 3 (сверху вниз). При этом для 5 данной конфигурации последовательность сигналов данной координаты 5, имеет вид, показанный на фиг. 5. В корреляторе 6 происходит поразрядное перемножение сигнала 5, с сигналом 5(1) и суммирование результатов перемножения. Результатом является сигнал 5. В момент 1 сигнал 5 достигает максимума, при этом время от начала считывания до момента 1, пропорционально координате и. Поскольку импульсы считывания с блока 9 управления идут через равные промежутки времени, то координата а пропорциональна количеству импульсов считывания, выработанных к моменту 1,. Момент 1 определяется при помощи амплитудного компаратора 7, который вырабатывает сигнал в момент достижения сиг налом 5 максимума. Поскольку счетчик импульсов запускается в момент начала считывания, а останавливается сигналом с компаратора 7, то показания Усчетчика 8 импульсов пропорциональны координате а.Аналогично определяется координата при этом считывание происходит по строкам матрицы, начиная с первой в направлении стрелки, показанном на фиг. 3 (слева направо).Все вышеприведенное касается случая 3 О измерения угловых отклонений, однако это справедливо и для случая измерения линейных смещений, при этом изменяется вид оптической связи между источником излучения и матрицей.Формула изобретения1. Устройство для определения координат положения объекта, содержащее крестообразный источник излучения, связываемый с объектом, установленную по ходу светового луча прямоугольную матрицу фотоприемников и схему регистрации, подключенную к прямоугольной матрицей, отличающееся тем, что, с целью упрощения. устройства за счет использования одной и той же матрицы для измерения положения по двум, координатам, схема регистрации выполнена в виде последовательно соединенных коммутатора, коррелятора, амплитудного компаратора и счетчика блока управления, первый вход которого соединен с управляющим входом коммутатора, а второй - с управляющим входом счетчика, источник излучения и матрица фотоприемников развернуты так, что ось симметрии матрицы фотоприемников и сторона источника излучения образуют острый угол.2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что тангенс угла, образованного осью симметрии матрицы и стороной источника излучения, выбран кратным отношению расстояния между строками или столбцами матрицы к длине строки или столбца.1483254 еоа столиц г 3 иг. Сост хред раж енного комитета п 35, Москв а, Ж - дательский комби Редактор А. РевинЗаказ 2814/36ВНИИПИ Государст1130Производственно-и витель В. ЧулковИ. Верес Корректор А. Обручар83 Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР5, Раушская наб., д. 4/5т Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101