Устройство для измерения расстояния

(505 8 01 С 3/18 Е ИЗО ТЕНТ Ъ 2аучно-иматизаи пром роизвод ции пр ышленн вирикаш роизвод м" 563,6 01 ственноеоизводстостивилиственное Р Д.учноматпрКт 13 Щ/Г 5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(21) 4869478/10 (22) 08,08,90 (46) 15.01.93. Бюл, (71) Руставское н объединение авто венных процессов (72) И. Л. Афисов и (73) Руставскае н объединение "Авто (56) Патент Японии 25,08.86. 789046 АЗ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ(57) Использование: в черной металлургии для измерения толщины листов, диаметра труб, периметра и овальности сварных труб. Сущность изобретения: устройство содержит 1 источник света (1), 1 объектив (4), 1 координатно-чувствител ьн ы й фотоприемник (5), 1 аналого-цифровой преобразователь (б), 1 блок определения зоны изображения (7), 1 индикатор (8), 1 блок управления (10), 1 блок умножения (11) 2 блока суммирования (12) и (14), 1 блок деления(13).2 ил.Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, предназначено дляизмерения расстояния до поверхности изделий и может быть использовано в чернойметаллургии для измерения толщины листов, диаметра труб, периметра и овальностисварных и прокатных труб большого диаметра и т,п.Известное устройство для измерениярасстояния содержит лазерный источниксвета, координатно-чувствительный фотоприемник с оптической системой, блок определения расстояния и индикатор 1.Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является устройство для измерения расстояния,содержащее источник света, объектив, координатно-чувствительный фотоприемник,блок управления, первый выход которогосоединен со входом координатно-чувствительного фотоприемника, блок определения зоны изображения светового пятна,вход которого соединен с выходом координатно-чувствительного фотоприемника, ииндикатор.Причиной, препятствующей получениютребуемой точности измерения расстоянияявляется то, что в аналоге и прототипе измеряемое расстояние определяют как координату (на координатно-чувствительномфотоприемнике) центра зарегистрированной фотоприемником зоны изображениясветового пятна, что справедливо лишь приабсолютно одинаковой чувствительностивсех элементов, составляющих фотоприемник; При соблюдении этого условия изображение центра светового пятна совпадает скоординатой центра изображения. На практике же чувствительность отдельных элементов фотоприемника имеетзначительный разброс, что приводит к следующему: при изменении расстояния происходит изменение уровня видеосигналакак вследствие изменения освещенности ивосприятия освещения пятна, так и в зависимости от того, на какой из конкретныхэлементов попадает проекция световогопятна, В результате световое пятно фиксируется с неоднородным освещением, чтоф вызывает неинформативное смещение каксамой зоны, так и центра изображения. Кроме того, в реальных осветителях энергетиче. ский центр светового пятна не всегдасовпадает с его геометрическим центром,что также вызывает неинформативное смещение центра изображения,Наличие неинформативных смещенийцентра изображения светового пятна вызывает нарушение функции перемещения центра изображения от собственного20 25 3035 40 Х ВХ=а 45 50 55 51015 перемещения объекта, что снижает точность измерения.Целью изобретения является повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения расстояния, содержащее источник света, объектив, координатно-чувствительный фотоприемник, блок управления, первый вход которого соединен со входом координатно-чувствительного фотоприемника, блок определения зоны изображения светового пятна, вход которого соединен с выходом координатно-чувствительного фотоприемника, и индикатор, введены последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, блок умножения, первый блок суммирования и блок деления, выход которого соединен со входом индикатора, и второй блок суммирования, первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, второй вход - с выходом блока определения зоны изображения светового пятна, а выход - со вторым входом блока деления, второй вход блока умножения соединен со вторым выходом блока управления, а третий вход - с выходом блока определения зоны изображения светового пятна, вход которого соединен с выходом координатно-чувствительного фотоприемника через аналого-цифровой преобразователь,Введение в изобретение в указанной связи аналого-цифрового преобразователя, блока умножения, двух блоков суммирования и блока деления позволяет находить центр зоны изображения светового пятна как центр распределения сигналов его изображения с координатой На фиг, 1 приведена примерная эпюра сигналов зоны изображения светового пятна, поясняющая реакцию прототипа и предлагаемого изобретения на мешающее воздействие одного и того же характера, и подтверждающая возможность достижения цели изобретения. На фиг, 2 приведена структурная схема устройства для измерения расстояний,Рассмотрим реакцию прототипа и предлагаемого изобретения на одно и то же мешающее воздействие, например на пропадание (аналогично и на появление) в зоне изображения сигнала от одного из элементов координатно-чувствительного фотоприемника, 1789046, ЦХ;оХ=30 35 40 45 50 55 Для наглядности представим зону изображения в виде ступенчатой функции счислом элементов 1=7, дискретностью 1 иприращением напряжения ЬО=0,1 см.фиг. 1).Центр зоны изображения и центр распределения Х будет соответствовать координатеЦ И=Х=+4"Выпадение" одного из элементов (например заштрихованного) из зоны изображения приведет к сдвигу центраизображения в прототипе (ЦИ) на 0,5 шагадискретности расположения фотоэлементов, и будет иметь значение (ЦИ)=+4,5 т.е.погрешность составит 0,5 шага дискретности,В предлагаемом же изобретении при"выпадении" этого же элемента координатаХ примет значение+4,2, т.е. погрешностьсоставит 0,2 шага дискретности (в 2,5 разаменьше, чем в прототипе).Именно введение указанных элементови их взаимосвязей позволяют достичь технического результата, а именно - повышение точности,Устройство измерения расстояния состоит из источника 1 света, измеряющего наповерхность контролируемого объекта 2 пучок 3 света например лазерного), объектива4, координатно-чувствительного фотоприемника 5,блока 6 управления, первый входкоторого соеинен со входом координатночувствительного фотоприемника 5, блока 7определения зоны изображения световогопятна, вход которого соединен с выходом координатно-чувствительного фотоприемника5, индикатора 8, последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя 10,блока 11 умножения, первого блока 12, суммирования и блока 13 деления, выход которого соединен с индикатором 8, второго блока14 суммирования, первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 10, второй вход с выходомблока 7 определения зоны изображениясветового пятна, а выход - со вторым входом блока 13 деления, второй вход блока 11. умножения соединен со вторым выходомблока 6 управления, а третий вход - с выходом блока 7 определения зоны изображения светового пятна, вход которогосоединен с выходом координатно-чувствительного фотоприемника 5 через аналогоцифровой преобразователь 10,Изображение светового пятна от попадания на поверхность объекта 2 луча 3 отисточника 1 света через объектив 4 проецируется активной зоне координатно-чувствительного фотоприемника 5, который опрашивается блоком 6 управления, Сигналы от каждого фотоэлемента фотоприемника 5 преобразуются аналого-цифровым преобразователем 10 и в цифровом виде попадают в блок 7 определения зоны изображения, который выделяет (фильтрует) границы зоны зафиксированного фотоприемником изображения светового пятна, Информация о координатах границ зоны, текущих значениях Оь а также номерах Х фотоэлементов фотоприемника 5 попадает на вход блока 11 умножения, который выполняет операцию Ц Х и выдает значения этих произведений блоку 12 суммирования, который, в свою очередь, выполняет операицию , ОХь С выхода блока 12 суммироваония указанный результат поступает на вход блока 13 деления (значение числителя)Одновременно второй блок 14 суммирования осуществляет сложение всех текущих значений Ц в выделенных границах зоны и передает значение суммы О на второй входоблока 13 деления (значение знаменателя). Блок 13 деления выполняет операциюО;оЧастное Х от деления представляет собой координату центра распределения и соответствует расстоянию до объекта, которое регистрируется индикатором 8.Конструкция устройства для измерения расстояния позволяет по сравнению с существующими резко снизить влияние неинформативных воздействий и существенно повысить точность измерения.Формула изобретения Устройство для измерения расстояния, содержащее источник света, координатно- чувствительный фотоприемник, блок управления, первый выход которого соединен с входом координатно-чувствительного фотоприемника, блок определения зоны изображения светового пятна, вход которого соединен с выходом координатно-чувствительного фотоприемника, и индикатор, о тличающееся тем,что,с целью повышения точности в него введены последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, блок умножения, первый блок суммирования и блок деления, выход которого соединен с входом индикатора, и второй блок суммирования, первый вход ко1789046 айаг 50 Составитель И.АфисоТехред М.Моргентал дактор В.Трубченк ект Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 каз 8 ВНИ и ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 торого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя второй вход- с выходом блока определения зоны изображения светового пятна, а выход - с вторым входом блока деления, второй вход блока умножения соединен с вторым выходом блока управления, а третий вход - с выходом блока определения зоны изображения светового пятна, вход которого соединен с выходом координатно-чувствительного фотоприемника 5 через аналого-цифровой преобразователь.