Оптико-электронное устройство для измерения линейных смещений

(54) ОПТИК ВО ДЛЯ ИЗ ЩЕНИЙ (57) Изобретение ной технике. Це повышение точно ние области прим адаптивности пр приводных связ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидеМ 916982, кл. 0 01 В О-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОИСТМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ. СМЕотносится к измерительью изобретения является сти измерений и расширеенения за счет повышения емной части и устранения й между объектом измеЫ 1663 рений и устройством. Оптико-электронное устройство для измерения линейных смещений содержит источник 1 оптического излучения с двумя излучающими площадками, разделенными отрезком прямой, размещенной на оптической оси объектива 2. Излучающие площадки источника 1 оптического излучения высвечиваются поочередно по командам с синхрогенератора 4, Излучение отражается от зеркально-линзового световозвращателя 3 и проектируется на фоточувствительную поверхность многоэлементного фотоприемника 7, который управляется синхрогенератором 4. Сигнал от каждого элемента фотоприемника 7 сравнивается с некоторым пороговым уровнем, подаваемым на второй вход пороговой схемы 9. Первый счетчик 10 производит подсчет элементов, сигнал которых превышает пороговый уровень, за время высвечивания1663420 равлющий сигнал, разрешающий запись в третий и четвертый счетчики 16 и 17, которые подсчитывают количество засвеченных элементов фотоприемника 7 при высвечивании одной и другой излучающих площадок. Вычитатель 18 определяет велицину разности значений счетчиков 16 и 17, характеризующую смещение зеркально-линзового световозвращателя 3, жестко связанного с объектом измерений, 1 ил,вертым выходом синхрогенератора 4 и вторым входом первого счетцика 10, вычитатель 18, первый и второй входы которого 10 цика 12 15 ставляет собой шину, по которой передаются сигналы, необходимые для работы многоэлементного фотоприемника 7, на четвертом выходе - формируются короткие импульсы с периодом 2 ТК, на пятом выходе - формируются импульсы с периодом 2 пТк, где и - число уровней квантования напрякения на втором входе пороговой схемы 9.В момент времени т , определяемый командой синхрогенератора 4, одна из излучающих площадок источника 1 излучения высвечивается. Излуцение, прошедшее через светоделитель 5, проектируется объективом 2, например, на удвоенную дистанцию до зеркально-линзового световозвращателя 3. Последний отражает пучок в обратном направлении, прицем смещение отраженного пучка равно удвоенному смещению световозвращателя 3 с оси падающего пучка. Таким образом, излучающая площадка источника 1 проектируется на плоскость входного зрачка объектива 2 со смещением, вдвое превышающим смещение зеркально-линзового световозвращателя 3 с оптической оси, Изображение площадки с плоскости входного зрачка коллективом 6 при помощи светоделителя 5 проектируется обеих излучающих площадок, Если суммарное число элементов с превышением порога меньше полного цисла элементов фотоприемника 7, аналого-цифровой преобразователь 13 уменьшает величину порога на втором входе пороговой схемы 9. Повторенйе измерений происходит до тех пор, пока цисло элементов с превышением порога не превысит полное число элементов. Вэтом случае схема 11 сравнения формирует упИзобретение относится к измерительной технике и мокет быть использовано для измерения линейных поперечных смещений,Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение области применения за счет повышения адаптивности приемной части и устранения проводных связей между объектом измерений и устройством,На чертеже показана структурная схема устройства,Оптико-электронное устройство для измерения линейных смещений содержит оптически связанные истоцник 1 оптического излучения, выполненный в виде двух светодиодов, объектив 2 и зеркально-линзовый световращатель 3, устанавливаемый на объекте измерений:излучающие площадки источника 1 оптического излучени имеют четкое разделение отрезком прямой, размещенной на оптической оси объектива 2, синхрогенератор 4, первый и второй выходы которого связаны с первым и вторым входами источника 1 оптического излуцения, оптически связанные светоделитель 5, установленный между источником 1 оптического излучения и объективом 2, коллектив 6 и.фотоприемник 7, выполненный в виде многоэлементного фотоприемника с управляющим входом, который соединен с третьим выходом синхроге нератора 4, последовательно связанные усилитель 8, вход которого связан с выходом фотоприемника 7, пороговую схему 9, первый счетчик 10, схему 11 сравнения, второй счетчик 12 и цифроаналоговый преобразователь 13, выход которого связан с вторым входом пороговой схемы 9, первую и вторую схемы 14 и 15 совпадения, первые входы которых связаны с вторым выходом схемы 11 сравнения, вторые входы - с выходом пороговой схемы 9, третий и цетвертый счетчики 16 и 17, первые входы которых связаны соответственно с выходами первой и второй схем 14 и 15 совпадения, вторые входы - с чет 20 25 30 35 40 45 связаны соответственно с выходами третьего и четвертого счетчиков 16 и 17, первый выход синхрогенератора 4 связан с третьим входом первой схемы 14 совпадения, второй выход - с третьим входом второй схемы 15 совпадения, пятый выход - с вторыми входами схемы 11 сравнения и второго счетУстройство работает следующим образом,Синхрогенератор 4 на первом и втором выходах формирует импульсы длительностью Тк с периодом 2 Тк, импульсы на первом и втором выходах смещены по фазе на 180,третий выход синхрогенератора 4 пред 1 б) 032051015 на фоточувствительную поверхность многоэлементного фотоприемника 7, который управляется синхрогенераторол 4. Сигнал с фотоприемника 7 усиливается усилителем 8 и направлется на пороговую схему 9, где сигнал от каждого элемента фотоприемника 7 сравнивается с некоторым пороговым уровнем, подаваемым на второй Вход пороговой схемы 9. В случае превышения фотосигналом порогового уровня на выходе схемы 9 формируется единица, в противном случае - ноль. Первый счетчик 10 производит подсчет элементов, сигнал которых превышает пороговый уровень. В момент времени то+ Тк по команде синхрогенератора 4 высвечивается вторая площадка источника 1.В дальнейшем повторяется описанный процесс: излучение проходит через свето- делитель 5, обьектив 2, световозвращатель 3, проектируется с удвоенным смещением на входной зрацок, далее при помощи светоделителя 5 проектируется коллективом б нэ фоточувствительную поверхность фотоприемника 7, Сигнал с фотоприемника 7 сравнивается с порогом в пороговой схеме 9, число элементов, сигнал которых превышает пороговый уровень, суммируется первым счетчиком 10 с числом элементов, подсчитанных при предыдущем кадре. Схема 11 сравнения сравнивает цисло подсчитанных за два кадра элементов, сигнал которых превышает пороговое значение, с полным числом элеметов, имеющихся в фотоприемнике 7. Если суммарное цисло элементов с превышением порога меньше полного числа элементов, управляющий сигнал поступает на первый выход, связанный со вторым счетчиком 12. Второй счетчик 12 при этом уменьшает хранящуюся в нем величину на единицу. Оявляющийся на его выходе код преобразуется цифро-аналоговым преобразователем 13 в аналоговую величину порога, которая подается на второй вход пороговой схемы 9.В дальнейшем цикл повторяется, нациная с высвечивания первой площадки. Повторение происходит до тех пор, пока число элементов с превышением порога не превысит полное число элеглентов, В этом случае схема 11 сравнения формирует. управляющий сигнал на втором выходе, который является разрешающигл для первой и второй 14 и 15 схем совпадения. По соответствующим командам синхрогенератора 4 первая схема 14 совпадения пропускает на первый вход третьего счетцика 16 последовательности импульсов от следующих нечетных кадров, а вторая схема 15 совмещения - соответственно от четных кадров 20 25 30 35 40 4550 55 В Вход цегве 1 ого счетчика 171 алее информация с выходов с)етцикав 16 и 17 подается ча соответству)о)цие Входы Выцитателя 18, В котором 4)орглиг)уетс 11 н)естнадцатиразрядный двоичный код, соотв тствующий раз 110 сти дВО 1 цных кодов, псступак)щих на Входы Вы 1 итатсля 18, Белии 11) разности хар.ктеризует смещение Обьек, а измерений В направлении, г 1 ерпенди)гулярном границе раздела площадок исто яника 1 излучения, Вторые Вхс; - .;ы счет;иков О, 12, 15. 17 служат для их перевода В )сходное состояние. Сцетчики 10, 16 и 17 устанавливаются на ноль при поступлении на их Вторые входы импульсов с периодом 2 ТХ, счетчик 12 устанавливается В сос 1 ояние 11111111 при поступлении на еа второй Вход импульсов с периодо 2 пТ:,Формула изобоетения Оптико-эле 1:.тронное устройство для измерения линейных смещений, содержащее Оптически связанные источник оптического ИЗЛУЧЕНИЯ, ВЫПОПНЕННЫй В ВИДЕ ДВУХ СВЕТОДиодов, объектив и фотоприемник, синхрогенератор, первый и второй выходы которого связаны с первым и Вторым входами источника оптического излучения, и усилитель, Вход которого связан с выходом фотоприеглника, о т л и ч а ю и е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения области применения, Оно снабжено све)оделителем, расположенным между источником оптического излучения и обьективом, коллективом, расположенным между светоделителем и фотоприемником, зе ркал ь но-л и нзовым световозвращателем, оптически свзанным с источником оптицеского излучения и устанзвливаемым на Обьекте измерения, последовательно связанным пороговой схемой, первым сцетциком, схемой сравнения, вторым счетчиком и цифроаналоговык преобразователем, последовательно связанными первой схемой совпадения, третьим сцетчиком и Вычитателегл, последовательно связанными второй схемой совпадения и четвертым счетчиком, синхрогенератор выполнен с пятью выходами, фотоприеник Выполнен в виде многоэлелентного фотоприемника с управляющим входом, первый выход синхрогенератора сдзэн с третьигл Водом перой схемы совпадения, второй выход - с третьим входом Второй схемы совпадения, третий выход - с управляющим входом фотоприемг 1 ика, четвертый выход - с вторыми входами первого,третьего и четвертого счетчиков, пятый выход- с вторыми входами второго счетчика и схемы сравнения, второй вь)ход которой1663420 Составитель С, КонюховРедактор К. Крупкина Техред М,Моргентал Корректор М. Демчик Заказ 2257 Тираж 382 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 связан с первыми входами первой и второй схем совпадения, вторые входы которых связаны с выходом пороговой схемы, первый вход которой связан с выходом усилителя, второй вход - с выходом цифроаналогового преобразователя, выход четвертого счетчика связан с вторым входом вычитателя.5