Способ измерения расстояния до отражающей поверхности и устройство для его осуществления

На фиг. 1 представлена функцио триггера" т игге а 26 и установочным вхонаЛьная схема устройства для осущест- д ом счетчика 29,Измеряется расстояние до отражаювления предлагаемого способа 1 наове хности 33.фиг, Э - временные диаграммы сигн -иаграммы сигна- Устройство работает следующим облов Формируемых на выходах отдель- разом.лов, оИзоб ажение диафрагмы 3, освещаеных узлов и блоков устройства, Изо раж н д ФРмой источником 2 света, строится сУстройство содержит оптически.связанные блок 1 Формирования авто пом щпомо ью полупрозрачного элемента 4,к ллимационного изо ражения дб жения диафраг- коллимирующего объектива 5, фокусирующ, состоящий из источника 2 света, щего объек и 6, д б 1о ъектива 6 входящих в блок 1иаф агмы 3, светоделительного эле- формирования автоколлимационногом нта 4 коллимирующего объектива 5 изображения диафрагмы, на одной из оти фокусирующего объектива 6, привод 15 ражающих поверхностей этей элемента 33 и7 ный с фок сирующим объек- в обратном ходе лучей с помощью фокуими ю его объективовсирующего и коллимирующего оФшьтрации изображения диафрагмы, 6 и 5 - в плоскости анализа,выполненный в виде аналиэирующеиде анализирующей Генератор 11 формирует импульсы,диафрагмы 9, вспомогательн привод9,ый при од 20 поступающие на вспомогательный привод10 ос ществляющий колебания анализи 10, выход которого связан с анализи, осуще тв ющрующей диафрагмой 9, генератор 11, рующей диаФрагмы 9.Анализирующая диафрагма 9 проводитвыход которого связан с входом вспоМогательного привода 1 , фотоприем-10 фо пространственную фильтрацию изображейик 12, усилитель 13, вход которого 25 ниЯ диафрф Рния иафрйгмы Э сформированного отподключен к фотоприемнику 12, блок страж щ "от ажающей поверхности элемента 33.14 выделения первой и второй гармо- При р щП и перемещении приводом 7 фокуси 9 ических составляющих, состоящий из рующю его объектива 6 после анализируцолосовых Фильтров и , входы15 6 ды ющей диаФрагмы 9 формируется модулиованный по интенсивности световойКоторых подключены к выходу усилите- Рованныйдя 13, детекторов 17 и 18, входы кото- поток, величпоток величина которого достигаетмаксимального значения при совмещениирых подключены к выходам полосовыхФильтров 15 и 16, и фильтров 19 и 20 плоскости изображения диафрагмы Э сплоскостью отражающей поверхностинижних частот, входы которых подключены к выходам детекторов 17 и 18,сумматор 21, первый вход которогоподключен к выходу фильтра 19 нижних анализирующую диафрагму 9, преобразуется отоприемником 12 в электрическийчастот, источник 22 напряжения, вы- ется Фотопр есигнал усиливаемый усилителем 13.ход которого соединен с вторым вхо- сигнал усилива мь увходы которого подключены к выходу электрическогоэлект ического сигнала выделяетсясумматора 21 и фильтра 20 нижних частот, полосовым филь р, д щсовым фильт ом 15 входящим в блокблок 24 индикации, состоящий из , 14 выделения п рв р р14 в еления первой и второй гармонических составляющих, детектируетсяблока 25 нахождения максимума, входкоторого подключен к выходу блока 23 детекторометекто ом 17 сглаживается фильтромделения, триггера 26, счетный входвый вход сумматора 21, на,второй входкоторого подключен к выходу блока 25кото ого поступает напряжение смещенахождения максимума, элемента И 27, которого посту ания с источника 22 напряжения. Сигналпервый вход которого подключен к вых- ду триггера 26, блока 28 формирования заполняющих импульсов, выход которого соединен с вторым входом элемента И 27, счетчика 29, информацион- Вторая гармоническая. составляющаянйй вход которого подключен к выходу электрического сигнала выделяется по,.элемента И 27, индикатора 30, вход ко- лосовым фильтром 16, детектируетсяторого подключен к выходу счетчика детектором 18, сглаживается фильтр55т фильт ом. 29, кнопки 31, формирователя 32, 20 нижних частот. Сигнал с выходавход Которого связан с кнопкой 31, а Фильтра 20 нижних частот поступает11выход соединен с входами установки в на вход Делимое" блока 23 деления.При перемещении приводом 7 Фокусирующего объектива 6 происходит перемещение плоскости изображения диафрагмы 3 относительно отражающейоверхности элемента 33.При приближении плоскости изображения диафрагмы 3 к отражающей поверхности элемента 33 амплитудагармонической составляющей электрического сигнала, частота которой равна частоте сканирования анализирующей диафрагмы 9, вначале возрастаетдо максимального значения, затемубывает и становится равной нулю присовмещении плоскости изображения диафрагмы 3 с плоскостью отражающейповерхности элемента 33.При дальнейшем перемещении плоскости изображения диафрагмы 3 относительно плоскости отражающей поверхности элемента 33 амплитуда первойгармонической составляющей электрического сигнала вновь возрастает,а затем убывает.При приближении плоскости изображения диафрагмы 3 к плоскости отражающей поверхности элемента 33 амплитуда второй гармонической составляющей электрического сигнала возрастает и достигает максимального значения при совмещении плоскости изображения диафрагмы 3 с плоскостью отражающей поверхности элемента 33.При дальнейшем перемещении плоскости изображения диафрагмы 3 относитель-но плоскости отражающей поверхностиэлемента 33 амплитуда второй гармонической составляющей электрическогосигнала начинает уменьшаться,40Блок 23 деления осуществляет деление сигнала, пропорционального амплитуде второй гармонической составляющей, на сигнал, связанный с амплитудой первой гармонической составляющей. Сигнал, снимаемый с выхода45блока 23 деления, имеет максимальнуювеличину при совмещении плоскостиизображения диафрагмы 3 с плоскостьюотражающей поверхности элемента 33.Источник 22 необходим для ограничения выходного сигнала блока 23 деления при обращении в ноль первой гармонической составляющей. Крутизна. нарастания и спада сигнала на выходеблока 23 деления ньше крутизны спадаи нарастания амплитуд первой и второйгармонических составляющих сигнала,снимаемого с фотоприемника 12. Сигнал, формируемый блоком 23 деления, поступает на вход блока 25нахождения максимума, входящего вблок 24 индикации.При перемещении фокусирующегообъектива 6 приводом 7 и совмещенииплоскости изображения диафрагмы 3 спервой отражающей поверхностью элемента 33 блок 25 нахождения максимума формирует импульсный сигнал, поступающий на счетный вход триггера 26,На выходе триггера 26 формируетсясигнал "1", поступающий на первыйвход элемента И 27, на второй входкоторого поступают импульсные сигналы с блока 28 формирования заполняющих импульсов. На выходе элемента И 27начинает формироваться последовательность импульсов.При совмещении плоскости иэображения диафрагмы 3 с второй отражающейповерхностью элемента 33 блок 25 нахождения максимума Формирует второйимпульсный сигнал. При этом триггер26 перебрасывается в состояние "0",Последовательность импульсов на выходе элемента И 27, число которыхподсчитывается счетчиком 29, прекращается, а индикатор 30 Фиксирует результат, накопленный в счетчике 29,пропорциональный с определенным масштабным коэффициентом расстояниюмежду отражающими поверхностями элемента 33. Масштабный коэффициентопределяется путем установки элемента 33 с аттестованным расстояниеммежду отражающими поверхностями.Перед началом измерений Фокусирующий объектив 6 перемещается приводом7 в положение, при котором плоскостьиэображения диафрагмы 3 не совпадаетс плоскостями отражающих поверхностейэлемента 33 и находится вне элемента .33,Удвоенная амплитуда сканированияанализирующей диафрагмы 9 выбираетсяв пределах ширины расфокусировочнойкривой, например, равной ширине расфокусировочной кривой на уровне, равном половине максимального значенияэлектрического сигнала.Диафрагма 3 и анализирующая диафрагма 9 могут быть выполнены в виде щелевых диафрагм.Скорость перемещения Фокусирующего объектива 6 намного ниже скорости сканиронания анализирующей диафрагмы 9.При измерении расстояния до отражающих поверхностей многокомпонентных оптических систем, например объективов, возможно выполнение блока индикации (фиг. 2) в виде индикатора 30, подключенного к выходу блока 23 деления, и блока 28 формирования, связанного с приводом 7. При совмещении плоскости изображения диафрагмы 3 с отражающей поверхнрстью элемента 33 на выходе блока 23 деления формируется максимальный с гнал который индицируется индиВ15 катором 30.с При этом Фиксируется пространственное положение привода 7 с помощью блока 28 формирования.При перемещении привода 7 последовательно фиксируются расстояния до отражающих поверхностей элемента 33 многокомпонентной оптической системы,Использование устройства позволяет повысить точность измерения расстояний до отражающей поверхности объекта за счет повышения крутизны информационного сигнала, характеризующего моменты фокусирования иэображения тест-объекта на отражающую поверхность объекта.1539527 1И Фий. Тираж 478 Подписноевенного комитета по изобретениям и открытия113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Зак ГКНТ СС Госуд НИИП гарина, 10 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгоро Составитель Е.Щелинадактор А.Огар Техред Л.Олийнык Корректор Э,Лончакова