Устройство для измерения положения объекта

(51)4 С 0 21 00 ИЕ ИЗ ТЕН 4 л.В 9 о, Э.Ю рови(088,8)е свидетельС 01 В 21 во ССС О, 198 ИЯ ПОЛО змериетения -ия за сче нного эне ения диаф щей дискр ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ВТОРСНОМУ СВИДТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЭМЕРЕНИЯ ОБЪЕКТА(57) Изобретение относитсятельной технике. Цель изоповьвиение точности иэмерефиксации положения усреднгетического центра изображрагмы с погревностъв, мен,801295225 тности пространственного расположенияфоточувствительных площадок фотоприемника. Источник 1 света освещает диафрагму 2 автоколлимационное изображение которой строится блоком 3 формирования изображения диафрагмы вплоскости фотоприемника 6, выполненного на ПЗС матрице. Видеосигнал свыхода Фотоприемника 6 дискриминир"ется по уровню амплитудньи дискриминатором 7 и поступает в блок 8 коммутации. Блок 13 управления и чаСтотныйформирователь 17 Формируют импульсы,поступающие в блок 8 коммутации, навыходе которого формируются импульсные последовательности, подсчитываемые счетчиком 12 и реверсивным счетчиком 24. Дещифратор 18 строки форми1295225 рует сигнал по окончании опроса половины строк Фотоприемника 6, по которому происходит переключение входовреверсивного счетчика 24. Иа выходеблока 21 нахождения разности формируется код, поступающий через блок 25сравнения на цифроаналоговый преобразователь 32 и далее на двигатель 34,поворачивающий с помощью механизма Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых перемещений раз-, личных объектов, например в автоколлимационных датчиках угла, и является 5 усовершенствованием устройства по авт. св, Р 1067352.Цель изобретения - повыцение точности измерений.На Фиг.1 представлена функциональ- Ю ная схема устройства; на фиг.2 - расположение изображения диафрагмы относительно фоточувствительных элементов фотоприемника; на Фиг.3 - временные диаграммы сигналов, Формируемых на15 выходах отдельных блоков и элементов устройства.Устройство содержит оптически связанные источник 1 света, диафрагму 2, кромки которой симметрично повернуты 20 друг относительно друга блок 3 формирования изображения диафрагмы 2, состоящий из светоделительного элемента 4, объектива 5, Фотоприемник 6, выполненный на основе прибора с зарядовой связью - матрицы ПЗС с блоком выборки (не показав), амплитудный дискриминатор 7, вход которого подключен к выходу блока. выборки, блок В коммутации, состоящий из КЯ-триггера 9, ф К-вход которого подключен к выходу амплитудного дискриминатора 7, зле" мента И 10, первый вход которого под" ключен к выходу КЗ-триггера 9, элемента ИЛИ 11, входы которого подклю" 35 чены к выходу амплитудного дискриминатора 7 и выходу элемента И 10, счетчик 12, счетный вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 11, блок 13 управления, состоящий из синхроге нератора 14, преобразователя 15 уров 35 поворота фотоприемник 6 до положения, при котором изображение диафрагмы становится перпендикулярно к строкам фотоприемника 6. Блок 25 сравнения формирует сигнал переписки кода,записанного в счетчике 12, в регистраторе 29 при достижении величины кода,формируемого на выходе реверсивногосчетчика 24 порогового значения. 3 ил. ня, вход и выход которого подключены соответственно к выходу синхрогенера- тора 14 и управляющим входам Фотопри-, емника 5 с блоком выборки, узла 16согласующих усилителей, частотного Формирователя 17, вход и выход которого подключены соответственно к выходу блока 16 согласующих усилителей и второму входу элемента И 10, дещифратор 18 строки, состоящий из делителя 19 на два, вход которого подключен,1к выходу блока 16 согласующих усилителей, КБ-триггера 20, Б-вход которого подключен к выходу делителя 19 на два, блок 21 нахождения разности, состоящий из элементов И 22 и 23, первые входы которых подключены к выхо,дам КБ-триггера 20, вторые входы элементов И 22 и 23 подключены к выхоцу элемента ИЛИ 1 1, реверсивного счетчика 24, суммирующий и вычитающий входы которого подключены соответственно к выходам элементов И 23 и 22, блок 25 сравнения, состоящий из ключевого элемента 26, информационный вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика 24, узла 27 сравнения, вход которого подключен к выходу ключевого элемента 26, элемента И 28, первый вход которого подключен к выходу узла 27 сравнения, регистратор 29, состоящий из ключевого элемента 30, информационный и управляющий входы которого подключены к выходу счетчика 12 и элемента И 28, регистра 31, вход которого подключен к выходу ключевого элемента 30, цифроаналоговый преобразователь 32, вход которого подключен к выходу ключевого элемента 26, усилитель 33, вход которого подключен к выходу цифроаналогового пре 1295225образователя 32, электродвигатель 34, вход которого подключен к выходу усилителя 33, механизм 35 поворота, ось вращения которого совпадает с оптической осью блока 3 формирования изобра жения диафрагмы, Фотоприемник 6 установлен на механизме поворота, кинематически связанного с электродвигателем 34, Б-вход КБ-триггера 9 подключен к выходу блока 13, установочные входы счетчика 12, реверсивного счетчика 24, К-вход КБ-триггера 20, управляющий вход ключевого элемента 26 и второй вход элемента И 28 подключены к тактирующему выходу блока 13.Устройство работает следующим образом.Источник 1 света освещает диафрагму 2, иэображение которой, отраженное от объекта 36, переносится блоком 3 формирования изображения диафрагмы с помощью светоделительного элемента 4 и объектива 5 на,поверхность фотоприемника 625При изменении положения объекта 36 происходит перемещение автоколлимационного изображения диафрагмы 2 по поверхности фотоприемника 6.Синхрогенератор 14 периодически формирует сигналы опроса, которые через преобразователь 15 уровня поступают на фотоприемник 6, выполненный в виде ПЗС матрицы. Опрос Фотоприемника 6 осуществляется построчно. В 35 процессе опроса на выходе блока выборки, входящего в фотоприемник 6, формируются видеоимпульсы, огибающая ко" торых пропорциональна распределению освещенности в изображении диафрагмы 40 2 по строкам фотоприемника 6. Сигналы с блока выборки поступают на амплитудный дискриминатор 7.При опросе каждой строки блок 13 формирует импульс, перебрасывающий КБ-триггер 9 в состояние "Лог. 1". При этом импульсы с частотой, равной удвоенной частоте опроса строки фотоприемника 6, Формируемые частотным формирователем 17, поступают через 50 элементы И 10 и ИЛИ 11 в счетчик 12.При достижении видеоимпульсов, поступающих на вход амплитудного дйскриминатора 7, порогового значения на выходе порогового дискриминатора 7 формируется импульс, перебрасывающий КБ-триггер 9 в состояние "Лог. 0".При этом на счетчик 12 через элемент ИЛИ 11 начинают поступать импульсы с выхода амплитудного дискриминатора 7 с частотой, равной частоте оп.роса строки фотоприемника 6. Послеопроса первой строки фотоприемника 6аналогично осуществляется опрос последующих строк фотоприемника 6, Послеопроса всех строк фотоприемника 6 всчетчике 12 формируется результат,пропорциональный с определенньА масштабным коэффициентом усредненному пространственному голожению энергетического максимума изображения диафрагмы 2,За"счет того, что кромки диафрагмы2 повернуты друг относительно друга(фиг.2), происходит усреднение результатов измерения по каждой из строк,которые не равны друг другу, что повышает разрешающуюся способность устройства, т.е. точность измерений,Перед началом опроса первой строкифотоприемника 6 блок 13 формируетсигнал, сбрасывающий счетчик 12, реверсивный счетчик 24 и перебрасывающий КБ-триггер 20 в состояние "Лог.О".При этом на первый вход элемента И 23подается "Лог. 1" и сигналы, поступающие в счетчик 12 через логическийэлемент И 23 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 24.В процессе опроса строк фотоприемника 6 сигналы с частотой опросастрок фотоприемника 6 поступают навход делителя 19 на два, входящего вдешифратор 18 строки.После опроса половины строк фотоприемника 6 делитель 19 на два формирует сигнал, перебрасывающий КБ-триггер 20 в состояние "Лог1". При этомна первый вход, логического элементаИ 22 подается "Лог.1" и сигналы, поступающие в счетчик 12, через логический элемент И 22 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 24.После опроса всех строк Фотоприемника 6 в реверсивном счетчике 24 формируется результат, пропорциональныйс определенным масштабным коэффициентом повороту иэображения диафрагмы2 относительно нормали к строкам фотоприемника 6.После опроса всех строк Фотоприемника 6 блоком 13 формируется сигнал, открывающий ключевой элемент 26,Й цифровой код, сформированный реверсивньк счетчиком 24, поступает нацифроаналоговый преобразователь 32,с выхода которого аналоговый сигнал5 1295225 6 усиливается усилителем 33 и поступает Использование устройства позволяет на электродвигатель 34, осуществляю- повысить точность измерения за счет щий через механизм 35 поворота поло- Фиксации положения усредненного энеррот Фотоприемника 6 относительно оп- гетического центра изображения диафтической оси блока 3 формирования 5 рагмы с погрешностью, меньшей дискреизображения диафрагмы. тности пространственного расположенияфоточувствительных площадок, фотоприПри наличии поворота изображения емника при повороте изображения диафдиафрагмы 2 относительно нормали к рагмы.строкам фотоприемника 6 на выходе Ре- ф о р м у л а и з о б р е т е н и я версивного счетчика 24 периодическист ойство для измерения положения формируется код, величина и знак кото- Устроиств д ро ъекта по авт.св, У 1067352, о т - рого связаны с углом поворота изобра- объекта по автл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью жения диафрагмы, который после преоб"раэования цифроаналоговым преобразо- повышения точност и р вателем в аналоговый сигнал является снабжено дешифратором рато ом ст оки вход сигналом управления электродвигателем которого подключе к 34, поворачивающим с помощью механиз- управления, блокобпоком нахо ения разносма 35 поворота фотоприемник 6 до по- ти, информационный у рин о ма ионный и правляющие вхоы кото ого подключены соответственно ложения, при котором угол рассогласо О ды которого подключе вания между изображением диафрагмы 2 к выходам блока комму цблока комм тации и дешифраи нормалью к строкам фотоприемника 6 тора строки -Р фблоком сравнения, вход становится близким к нулю. которого подключен к выходу блока нахождения разности, цифроаналоговымПри этом уменьшается погрешность 25 преобразователем, вход которого подиз-за поворота изображения диафрагмы. ключен к первому вьюоду блока сравнеПри достижении сигнала рассогласова- ния, электродвигателем, вход которого ния, формируемого реверсивным счетчи- подключен к выходу цифроаналогового ком 24, заданной величины узел 27 преобразователя, фотоприемник установ,сравнения формирует сигнал, поступаю- ЗО лен на механизме поворота, ось вращещий на первый вход элемента И 28, ния которого совпадает с оптической После опроса последней строки фото- осью блока формирования изображения приемника 6 на выходе элемента И 28 диафрагмы, механизм полорота кинемаф и уется сигнал открывающий клю- тически связан с электродвигателем, чевгй элемент 30, входящий в регистра.35 регистратор снабжен тактирующим вхотор 29. При этом информация с выхода дом, подключенным к второму выходу счетчика 12 через ключевой элемент . блока сравнения, кромки диафрагмы сим записывается в регистр 31, фикси- метрично повернуты друг относительно рующий величину смещения объекта 36. друга.295225 Составитель Т,АйсинТехред ВЛадар. Корректор И.Пожо едактор Н.Тупица 09/47 Тираж 678 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. ф