Способ измерения положения объекта и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1539)501 В 2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЛОЖЕНИЯ ЕГО ОСУЩЕСТГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ П(НТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРВ 1067352, кл. С 01 В 21/00, 1982.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПООБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения -повышение точности измерения положения объекта за счет измерения пространственного положения дополнительныхотражающих поверхностей. Изображениещелевой диафрагмы 2, освещаемой источником 1 света, строится с помощьюблока 3 формирования изображения диафрагмы, зеркала 7 на отражающей поверхности 33 объекта 32. Автоколлимационное расфокусированное иэображение щелевой диафрагмы 2 строится вобратном ходе на Фотопреобразователе 14, выполненном на основе прибора 15с зарядовой связью (ПЗС) в виде световой марки. ПЗС 15 формирует периодический видеосигнал, Пространственноеположение световой марки, связанноес угловым положением отражающей поверхности 33, преобразуется во временной интервал, величина которогоизмеряется блоком 17 измерения временного интервала. Оптический прерыватель 9, вращаемый приводом 8, периодически изменяет длину хода лучей,то приводит к перефокусировке изображения диафрагмы 2 на отражающую поверхность 34 объекта 32. Положениеоптического прерывателя 9 фиксируется датчиком 11 положения прерывателя, Блок 26 формирователей и блок17 измерения временного интервалаформируют сигналы, преобразуемыеблоком 29 синхронизации в синхрониэирующие импульсы, по которым информация о величине углового положения отражающих поверхностей 33,34 объекта 32 записывается в регистры 24, 25, 2 с.п, флы, 3 ил.11 11ра 1 6 и входом установки в О счетчика 2 1, регистратор 2 3 , выполненный в виде регистров 2 4 и 2 5 , информацио нные входы которых подключены к счетчику 2 1, блок 2 6 Формир ов ателей , выпол ненный в виде формирователей 2 7 и 2 8 , входы которых подключены к фото- диоду 1 3 , блок 2 9 стробир ования , выполненный в виде элементов И 30 и 31, первые входы которых подключены к выходам формирователей 27 и 28, вторые входы - к синхронизирующему выходу синхрогенвратора 16, а выходы соединены с синхронизирующими выходами 15регистров 24 и 25. На светочувствительной площадкеПЗС 15 формируется размытое иэображение щелевой диафрагмы 2, положение О. которого пространственно связано сположением отражающей поверхности 33. При измерении пространственного положения отражающей поверхности 33 при ее повороте относительно одной 5 иэ координат происходит смещениеразмытого изображения щелевой диафрагмы 2 относительно светочувствительной поверхности ПЗС 15. Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения положения объекта, имеющего несколько отражающих поверхностей, например для контроля положения линзы.Цель изобретения - повышение точности измерения положения объекта за счет измерения. пространственного , положения различных поверхностейобъекта.На Фиг. 1 представлена функциональная схема устройства.лля измере- ния положения объекта на фиг. 2 временные диаграммы сигналов, формируемых на выходах отдельньлс блоков, на Фиг. 3 - расположение иэображения щелевой диафрагмы относительно светочувствительной площадки прибора с зарядовой связью.Устройство (Фиг, 1) содержит оптически связанные источник 1 света, щелевую диафрагму 2, блок 3 формирования изображения диафрагмы, выполненный в виде полупрозрачного элемента 4,.объектива 5, полупрозрачного эле" мента 6, первого зеркала. 7, установленного перпендикулярно оптической оси объектива 5, привод 8, оптический прерыватель 9, связанный с приводом 8, выполненный в виде второго зеркала 10, установленного перпендикулярно оптической оси объектива 5, датчик 11 положения прерывателя, выполненный в виде светодиода 12 и фотодиода 13,35 оптически связанных с оптическим преобразователем 9, фотопреобразователь 14, выполненный в виде прибора 15 с зарядовой связью (ПЗС) и синхрогенератора 16, управляющий выход которого соединен с ПЗС 15, блок 17 измерения временного интервала, выполненный в виде амплитудного дискриминатора 18., вход которого подключен к выходу ПЗС 15, триггера 19, вход установки в "0" которого подключен к выходу амплитудного дискриминатора 18, вход установки Ъ "1" триггера 19 подключен к синхронизирующемувыходу синхрогенератора 16, элемента5И 20, входы которого подключены квыходу триггера 19. и синхронизирующему выходу синхрогенератора 16, счетчика 21, счетный вход которого подключен к выходу элемента И 20, и элемента 22 задержки, вход и выход которого соединены соответственно с синхронизирующим выходом синхрогенератоИзмеряется положение объекта 32, имеющего отражающие поверхности 33 и 34.Устройство работает следующим образом.Источник 1 света формирует пучкиучей, направляемые на щелевую диаФрагму 2. Пучки лучей, прошедшие через щелевую диафрагму 2, отражаются от полупрозрачного элемента 4, входящего в блок 3 формирования изображения диафрагмы, проходят объектив 5, полупрозрачный элемент 6, отражаются от первого зеркала 7, полупрозрачного элемента 6 и падают на отражающую поверхность 33 объекта 32. На отражающей поверхности 33 формируется изображение щелевой диафрагмы 2. Отраженные от отражающей поверхности 33 пучки лучей в обратном ходе отражаются от полупрозрачного элемента 6, первого зеркала 7, проходят полупрозрачный элемент 6, объектив 5, полупрозрачный элемент 4 и падают на светочувствительную площадку ПЗС 15, входящего в фотопреобразователь 14 и расположенного за плоскостью изображения диафрагмы 2.539525 51Синхрогенератор 16 формирует сигнал опроса ПЗС 15, На выходе ПЗС 15периодически формируется видеосигнал,амплитуда которого пропорциональнараспределению освещенности размытогоизображения щелевой диафрагмы 2 от"носительно светочувствительной поверхности ПЗС 15.В начале формирования видеосигнала синхрогенератор 16 формирует импульс, перебрасывающий триггер 19,входящий в блок 17 измерения времен,ного интервала, в состояние "1".Видеосигнал с ПЗС 15 поступаетна вход амплитудного дискриминатора18. При превышении видеосигналом порогового значения на выходе амплитудного дискриминатора 18. Формируетсяимпульс, перебрасывающий триггер 19в состояние "0",Сигнал, формируемый триггером 19,поступает на первый вход элементаИ 20, на второй вход которого поступают заполняющие импульсы с выходасинхрогенератора 16.На выходе элемента И 20 периодически формируются пачки импульсов,количество которых подсчитываютсясчетчиком 21. После окончания опросаПЗС 15 синхрогенератор 16 формируетимпульс, который задерживается элементом 22 задержки. Задержанный повремени импульс периодически сбрасы-вает счетчик 21 в "0".Таким образом, в счетчике 21 периодически накапливается результатизмерения временного интервала, величина которого связана с положениемотражающей поверхности 33 объекта 32,Привод 8 вращает оптический прерыватель 9, При перемещении второгозеркала 10, входящего в оптическийпрерыватель 8, в положение, при котором второе зеркало 10 отражает пучки лучей, прошедшие объектив 5, происходит уменьшение длины хода лучей,При этом изображение щелевой диафрагмы 2 строится на отражающей поверхности 34 объекта 32 и в обратномходе - на светочувствительной площадке ПЗС 15.В счетчике 21 периодически накапливается результат измерения временного интервала, величина которогосвязана с положением отражающей поверхности 34.Оптический прерыватель 9 периодически перекрывает пучки лучей, про 6шедшие объектив 5, При этом происходит последовательная фокусировкаизображения щелевой диафрагмы 2 наотражающие поверхности 33 и 34 объек 5та 32. Период вращения оптическогопрерывателя 9 равен или ниже периода опроса ПЗС 15,На фотодиод 13, входящий в датчик11 положения прерывателя, периодически проходит излучение светодиода12. На выходе фотодиода 13 формируется сигнал, связанный с пространственным положением второго зеркала 10,Сигнал с фотодиода 13 поступаетна формирователи 27 и 28, входящиев блок 26 формирователейНа выходеформирователя 27 формируется сигналпри отражении пучков лучей от первого зеркала 7, на выходе формирователя 28 формируется сигнал при отражении пучков лучей от зеркала 10.Сигналы, сформированные формирователями 27 и 28, поступают на первые2 я входы элементов И 30 и 31, входящиев блок 29 стробирования. На вторыевходы элементов И 30 и 31 поступаетимпульс с синхрогенератора 16 в конце опроса ПЗС 15,При отражении пучков лучей от отражающей поверхности 33 на выходеэлемента И 30 формируется импульс,поступающий на синхронизирующийвход регистра 24, входящего в регистратор 23. В регистре 24 фиксируетсярезультат измерения пространстВенного положения отражающей поверхности 33.При отражении пучков лучей от от 40 ражающей поверхности 34 на выходеэлемента И 31 формируется импульс,поступающий на синхронизирующий входрегистра 25 В регистре 25 фиксируется результат измерения пространственного положения отражающей поверх 45 ности 34.При использовании в качествеобЪектов линз построение иэображения. щелевой диафрагмы 2 может осуществ 0ляться как на отражающие поверхностилинзы, так и в центры кривизны поверхностей линзы, При этом ПЗС 15 ус. танавливается соответственно за плоскостью или в плоскости изображениящелевой диафрагмы 2,Использование предлагаемых способа иустройства позволяет повыситьточность измерения положения объекта, имеющего несколько отражающихповерхностей, эа счет измерения пространственного положения каждой иэ отражающих поверхностей,Формула изобретения1. Способ измерения положения объекта, заключающийся в том, что формируют световую марку путем направления светового потока на поверхность объекта, переносят световую марку, отраженную от первой отражающей поверхности объекта, в плоскостьанализа, пространственное положениесветовой марки в плоскости анализа связано с положением первой отражающей поверхности объекта, преобразуютпространственное положение световоймарки в плоскости анализа в электрический сигнал с помощью позиционно"чувствительного преобразователя,измеряют временной интервал междуначалом опроса позиционно-чувствительного преобразователя и моментомформирования максимального сигнала,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности измеренияположения объекта за счет измеренияпространственного положения дополнительных отражающих поверхностей,последовательно во времени формируютсветовые марки на последующих отражающих поверхностях путем использования светового потока первоначаль".ного направления и дискретного изменения длины его оптического пути,последовательно переносят изображение сформированных световых марок вплоскости, анализа, преобразуют пространственное положение световыхмарок в плоскости анализа в электрические сигналы с помощью позиционночувствительного преобразователя,измеряют дополнительные временныеинтервалы между началом опроса позиционно-чувствительного преобразователя и моментами формирования максимальных сигналов, а по длительностикаждого из дополнительных временныхинтервалов определяют положение соответствующих отражающих поверхностей.2. Устройство для измерения положения объекта, содержащее оптическисвязанные источник света, диафрагму,блок формирования изображения диафрагмы, фотопреобразователь, выполненный на основе прибора с зарядовойсвязью, блок измерения временногоинтервала, вход которого подключенк выходу фотопреобраэователя, регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения информативности измерения положения объекта, имеющего две или более отражающие поверхности, оно снабжено первым эер"калом, установленным перпендикулярнооптической оси блока формированияизображения диафрагмы, приводом, оп тическим прерывателем, выполненнымв виде второго зеркала, установленным перед -первым зеркалом по ходусветового потока, предназначеннымдля перефокусировки на последующие 30 поверхности перпендикулярно оптической оси блока формирования изображения диафрагмы и выполненным с воэмож-.ностью перемещения в плоскости, перпендикулярной оптической оси, датчиком положения прерывателя, блоком З 5 формирователей, вход которого подключен к датчику положения прерывателя, блоком стробирования, входы блокастробирования подключены к выходам 40блока формирователей и синхронизирующему выходу фотопреобразователя,регистратор выполнен в виде двух регистров, информационные входы которых подключены к выходу блока измерения временного интервала, синхронизирующие входы регистров подключенык выходам блока стробирования,,1539525 6 И Ва 1 И 66 19 20 27 И Зд М Фиг. д Составитель О,НесоваТехред Л,Олийнык Корректор Л.Патай Редактор А.Огар Заказ 207 Тираж 476 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101