Устройство для контроля качества объективов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ОБЪЕКТИВОВ, содержащее последовательно установленные на одной оптической оси осветители, тест-объект , установленный в фокальной плоскости коллиматора, микрообъектив, предметная плоскость которого сормещена с плоскостью изображения контролируемого объектива, анализатор, регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля и уменьшения времени его проведения, тест-объект представляет собой неподвижно установленную решетку с дискретно изменяющееся пространственной частотой, анализатор установлен в плоскости изображения микрообъектива и вьтолнен в виде линейного самосканирукицего прибора, приемные площадки которого расположены перпендикулярно штрихам тес:тобъекта , подключенногок введенному генератору синхронизированных такто- 3 вых импульсов питания, а выход линейО ) ного самосканирующего прибора подключен к регистратору.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(5l) С 01 М 11 02 !

ГОСУДАРСТВЕНН Й HOMHTET CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ ! (21) 3565085/3566877/24-10 (22) 14.03..83 (46) 23,02.85. Бюл. У 7 (72) В.А. Арутюнов, М.А. Великотный, Н.В. Демидов и В.А. Брызгялов (53) 535.818(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 415536, кл. G 01 М 11/02, 1972.

2. Афанасьев В.А. Оптические измерения. "Высшая школа", 1981, с.221 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

КАЧЕСТВА ОБЪЕКТИВОВ, содержащее последовательно установленные на одной оптической оси осветители, тест-объект, установленный в фокальной плоскости коллиматора, микрообъектив, предметная плоскость которого совме„„SU,,1141300 A щена с плоскостью„изображения контролируемого объектива, анализатор, регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем; что, с целью повышения точности контроля и уменьшения времени его. проведения, тест-объект представляет собой неподвижно установленную решетку с дискретно изменяющецся пространственной частотой, анализатор установлен в плоскости изображения микрообъектива и выполнен в виде линейного самосканирующего прибора, приемные площадки которого расположены перпендикулярно штрихам тестобъекта, подключенного к введенному генератору синхронизированных такто- Я вых импульсов питания, а выход линейного самосканирующего прибора подг ключен к регистратору.

1141300

10

20

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е с я тем, что линейный самоскайирующий прибор выполнен в виде прибора с переносом заряда.

3. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что регистратор выполнен в виде видеопроцессора, блока управления, счетчика, блока обработки, блока вывода информации, при этом анализатор подключен к пер- вому входу видеопроцессора и второму выходу блока управления, вход которого подключен к генератору синхронизированных тактовых импульсов питания, а первый выход соединен с вторым входом блока обработки и входом сброса счетчика, причем третий выход блока управления подключен к второму входу видеопроцессора, выход которого соединен с первым входом блока обработки, второй выход которого соединен с основным входом счетчика, а первый выход соединен с первым входом блока выводя информации, второй вход которого соединен с выходом счетчика.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, и служит для оперативного контроля качества объективов путем определения функции передачи модуляции в процессе их юстировки и паспортизации и может быть использовано на заводах оптикоэкономической промышленности для автоматизированного контроля качества объективов.

Известно устройство для контроля качества объективов, содержащее осветитель, тест-объект в виде щелевой диафрагмы, вспомогательный объектив, контролируемый объектив, растр с дискретно изменяющимися по частоте штриховыми решетками, которые размещены на несовпадающих дорожках растра. Растр вращается перед фотоприемником, который подключен к узкополосным электрическим фильтрам 1.1 ).

Недостатками этого устройства являются малое количество регистри4. Устройство по и. 3, о т л ич а ю m е е с я тем, что блок обработки состоит из пикового детектора, двух схем выборки хранения триггера, схемы сравнения и детектора экстремума, первый выход которого соединен с входом сброса пикового детектора, а второй выход соединен с вторым выходом блока обработки и первым входом триггера, второй вход которого подключен к второму входу блока обработки, а выход — к входу управления первой схемы выборки-хранения, основной вход которой подключен к выходу пикового детектора и первому входу схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом первой схемы выборки-хранения, а выход соединен с основным вкодом второй схемы выборки-хранения, вход управления которой подключен к третьему выходу детектора экстремума, а выход подключен к первому выходу блока обработки, причем вход детектора экстремума и информационный вход пикового детектора соединены с первым адом блока обработки.

2 руемых точек на кривой ФПИ, что ограничивает область его применения, невысокая надежность, связанная с наличием подвижных узлов, например, вращающегося растра, нескольких избирательных усилителей, сложной электронной схемой обработки.

Известно также устройство для контроля качества объективов, содержащее последовательно установленные на оптической оси осветитель, коллиматор, мнкрообъектив, предмет ная плоскость которого совмещена с плоскостью-изображения контролируемого объектива, анализатор, фотоэлектронный приемник, усилитель н регистрирующий прибор L2j.

Недостатками известного устройства являются длительное время и невысокая точность контроля, связанные с необходимостью перемещать как решетку так, и анализатор, 1141300

Цель изобретения — повышение точности контроля и уменьшение времени

его проведения.

Данная цель достигается тем, что в устройстве для контроля качества объективов, содержащем последовательно установленные на одной оптической оси осветители, тест-объект, установленный в фокалъной плоскости колли-. матора, микрообъектив, предметная 10 плоскость которого совмещена с плоскостью изображения контролируемого объектива, анализатор, регистратор, тест-объект представляет собой неподвижно уСтановленную решетку с дискретно-изменяющейся пространственной частотой, анализатор установлен в плоскости изображения микрообъектива и выполнен в виде линейного самосканирующего прибора, прием- 20 ные площади которого расположены перпендикулярно штрихам тест-объекта, подключенного к введенному генератору синхронизированных тактовых им-. пульсов-питания, а выход линейного 25 самосканирующего прибора подключен к регистратору.

При этом линейный самосканирующий прибор выполнен в виде линейного прибора с переносом заряда. 30

Причем регистратор выполнен в виде видеопроцессора, блока управления, счетчика, блока обработки, блока вывода информации при этом анализатор подключен к первому входу видеопроцессора и второму выходу блока управления, вход которого подключен к генератору синхронизированных тактовых импульсов питания, а первый выход соединен с вторым вхо- 40 дом блока обработки и входом сброса счетчика, причем третий выход управления подключен к второму входу видеопроцессора, выход которого соединен с первым входом блока обработ- 45 ки, второй выход которого соединен с основным входом счетчика, а первый выход соединен с первым входом блока вывода информации, второй вход которого соединен с вьмодом счетчика.50

Кроме того, блок обработки состоит из пиковогo детектора, двух схем выборки хранения, триггера, схемы сравнения и детектора экстремума, первый Вьмод которого соединен с 55 входом сброса пикового детектора, а

I второй выход соединен с вторым выходом блока обработки и первым входом триггера, второй вход которог6 подключен к второму входу блока обработки, а выход -к входу управления первой схемы выборки-хранения, основной вход которого подключрн к выходу пикового детектора и первому входу схемы сравнения, второй вход ко- торого соединен с выходом первой схемы выборки-хранения, а выход соединен с основным входом второй схемы выборки-хранения, вход управления которой подключен к третьему выходу детектора экстремума, а выход подключен к первому выходу блока обработки, причем вход детектора экстремума и информационный вход пикового детектора соединен с первым входом блока обработки.

На фиг. 1 предо:тавлено устройство,оптическая схема; на фиг. 2— то же,структурная электрическая . схема.

Устройство для контроля качества объективов содержит расположенные по ходу луча коллиматор, включающий источник 1 излучения, конденсатор 2 и установленный в фокусе коллиматорного объектива 3 тест-объект 4 с дискретно изменяющейся пространственной частотой, соосно с коллиматором установлен контролируемый объектив 5, с плоскостью изображения которого совмещена предметная плоскость микрообъектива 6.

В плоскости изображения последнего установлен анализатор 7, выполненный в виде самосканирующей линейной цепочки фоточувствительных элементов в виде линейного прибора с переносом заряда 8, причем приемные площадки линейного прибора с переносом заряда ориентированы перпендикулярно изображению штрихов тестобъекта 4, и регистратор 9.

Устройство содержит таже электронную часть, состоящую из блока 10 управления, генератора 11 тактовых импульсов питания, блока 12 обработки, счетчика 13, видеопроцессора

14, блока 15 вывода информации. Блок

12 обработки содержит детектор 16 . экстремума, пиковый детектор 17, триггер 18, две схемы 19 и 20 выборки-хранения, схему 21 сравнения.

Выход видеопроцессора 14 соединен с первым входом 22 блока.12 обработки, первый вход подключен к фотоприемному блоку 7, а второй вход

1141300 соединен с третьим выходом блока Щ управления. Первый выход блока 10 управления соединен с вторым входом 23 .блока 12 обработки и входом сброса

;счетчика 13, второй выход подключен 5 к фотоприемному блоку 7, а вход под ключен к генератору 11 тактовых импульсов. Выход счетчика 13 и первый .выход 24 блока 12 обработки подключены к входам блока 15 вывода информации. Вход детектора 16 экстремума соединен с информационным входом 12.

Первый выход детектора 16 экстремума подключен к входу сброса пикового детектора 17, второй выход - к первому входу триггера 18 и второму выходу 25 блока 12 обработки. Выход пикового детектора 1.7 соединен с основным входом первой схемы 19 выборки-хранения и первым входом схемы 0

21 сравнения, второй вход которой подключен к выходу первой .схемы 19 выборки-хранения, вход управления которой соединен с выходом триггера 18. Выход схемы 21 сравнения поцключен к основному входу второй схемы 20 выборки-хранения, вход управления которой подключен к третьему выходу детектора 16 экстремума.

Выход схемы выборки-хранения 20 ЗО соединен с первым выходом 24 блока

12, второй вход триггера 18 соединен со вторым входом 23 блока 12, второй выход 25 которого подключен к основному входу счетчика 13. 35

Назначение основных блоков устройства следующее.

Фотоприемный блок 7 служит для преобразования оптической информации во временную последовательность 40 электрических импульсов с амплитудой, пропорциональной среднему уровню освещенности на соответствующих фоточувствительных элементах линейной цепочки. Блок 10 управления 45 формирует управляющие сигналы, необходимые для организации определенного алгоритма обработки видеосигналов с фотоприемного блока 7. Видеопроцессор 14 производит усиление 50 и двойную коррелированную выборку видеосигнала, которая позволяет нолучить сигнал свободный от коррелированной помехи, обусловленной наличием режима сброса линейного при- 5З бора с переносом заряда и проникающей в видеосигнал за счет емкостной связи между электродами. Блок 12 обработки осуществляет по заданному алгоритму анализ видеосигналов и выдачу полученной информации на блок 15 вывода информации. Счетчик

13 предназначен для кодирования дискретной последовательности пространственных частот, присутствующих в тест-объекте 4.

Устройство работает следующим образом.

При установке в посадочное место контролируемого объектива 5 изображение тест-объекта 4, освещаемого с помощью источника 1 света и конденсатора 2, проектируется коллиматорным объективом 3 и контролируемым объективом 5 в предметную плоскость микрообъектива 6,. который с увеличением проектирует изображение тест-объекта 4 на анализатор ?,,приемный -элемент которого в виде прибора с переносом заряда,8 преобразует посланное на него изображение во временную последовательность электрических униполярных импульсов, огибающая которых адекватна пространственному распределению освещенности по светочувствительной линейке. Прибор с переносом заряда производит запись по команде от генератора 11 синхронизированных тактовых импульсов. Сигналы, полученные с.прибора с переносом заряда, подаются на вход 9 осциллографа, на экране которого наблюдают U, (с), соотВык ветствующий искомому распределению освещенности Е(х) в изображении тест-объекта 4 на светочувствительной линейке. Характер распределения освещенности в изображении тестобъекта зависит от изменения его пространственной частоты. При этом огибающая относительно уровня 0,5Е„, (где E — максимальная освещенность на нулевой пространственной частоте) представляет собой функцию передачи модуляции контролируемого объектива.

При использовании электронного блока обработки устройство работает следующим образом.

Освещаемый с помощью источника 1 света (фиг. 1) и конденсатора 2 тест-объект 4 проектируется коллиматорным 3 и контролируемым 5 объективами в предметную плоскость микрообъектива. Последний формирует на линейной цепочке фоточувствительных элементов анализатора 7 увеличенно

1141300

50 изображение тест-объекта 4. Анализатор 7 выполненный, например, на основе линейного прибора с переносом заряда, осуществляет преобразование. оптической информации во временную последовательность электрических униполярных импульсов, огибающая которых адекватна пространственному распределению освещенности изображения по линейному прибору переноса заряда (ЛППЗ). Управление процессом сканирования ЛИПЗ и синхронизация работы всей схемы производится блоком 10 управления, который подключен к генератору 11 тактовых импульсов питанияе

Видеосигнал с выхода анализатора

7 поступает на первый вход видеопроцессора 14. который осуществляет предварительное преобразование и усиление сигнала,при этом повышается ,отношение сигнал — шум и устраня-! ются помехи, обусловленные прохождением и наложением на полезный сигнал TSKTQBhlx и сбросовых HMIIjjJIbcoB> с помощью двойной коррелированной выборки. Сформированный видеосигнал с выхода видеопроцессора 14 поступает через первый вход 22 блока 12 обработки на информационный вход пиково- 30

ro детектора 17 и на вход детектора

16 экстремума. Пиковый детектор 17 фиксирует значение коэффйциента передачи модуляции íà h-ой пространственной частоте, а детектор 16 экст-. реМума определяет по моменту наступления положительного экстремума видеосигнала момент появления в-ой пространственной частоты.

При появлении видеосигнала перво- 40 ) го максимума (соответствует нулевой пространственной частоте) пиковый детектор 17 фиксирует значение этого максимума, при этом детектор 16 экстремума определяет момент посту- 45 пления амплитудного максимума нулевой пространственной частоты. После этого с его второго выхода на основной вход счетчика 13 и на первый вход триггера 18 поступает импльс для записи амплитудного уровня нулевой пространственной частоты

U . При поступлении этого импульмаксо са на триггер 18 он переходит в одно из устойчивых состояний, при этом Ss сигнал, поступающий с триггера 18 на вход управления первой схемы выборки-хранения 19, переводит ее в режим хранения максимального уровня амплитуды сигнала на нулевой простUmcxx o ранственной частоте 2, который в дальнейшем используется в качестве опорного напряжения и подается на второй вход схеемы 21 сравнения, на первый вход которой поступает с пикового детектора 17 амплитудное значение уровня сигнала на нулевой пространственной частоте, равное

MahlEC

После сравнения разностный сигнал (U д 2 †) 1Iос1упает на ос овной вход второй схемы выборки-хранения

20 и в момент поступления на ее вход управления импульса записи с детектора 16 экстремума этот разностный сигнал записывается в элемент памяти схемы выборки-хранения 19. При этом импульс записи, снимаемый с третьего выхода детектора экстремума

16, имеет небольшую временную задержку по отношению к импульсу, снимаемому с его второго выхода. Величина временной задержки определяется быстродействием схемы 21 сравнения.

Через перзый выход 24 блока 12 обработки зафиксированное значение разностного сигнала, характеризующее относительное значение КПМ на нулевой пространственной частоте, 1 поступает на первый вход блока 15 вывода информации, на второй вход которого приходит со счетчика 13, осуществляющего определение порядкового номера дискретных пространственных частот тест-объекта 4, код нулевой пространственной частоты.

После окончания записи разностного сигнала в элемент памяти второй схемы выборки-хранения 20 с первого выхода детектора 16 экстремума на вход сброса пикового детектора 17 поступает импульс на сброс пикового детектора 17. При поступлении с видеопроцессора 14 на первый вход 22 блока 12 обработки значения положительного экстремума видеосигнала на следующей пространственной частоте пиковый детектор 17 фиксирует зто значение (оно соответствует максимальному значению КПИ на данной пространственной частоте. Триггер 18 не меняет при,этом своего состояния, а на второй вход схемы сравнения 21 непрерывно поступает опорное напря1141300

Составитель С. Пржевский

Редактор И. Дербак . Техред О. Неце Корректор Г. Решетник.Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Заказ 487/31

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

0 макс о которое сравнивается ср

Уммкс i значением — — — положительного зк2 атремума сигнала, пропорционального

КПМ на данной пространственной частоте, поступившим на первый вход схемы 21 сравнения Разностный сиги; нал (), поступающий на основной вход второй схемы выборки-хранения 20, в момент поступления импульса на вход управления с третьего выхода детектора экстремума 16 записывается в ее элемент памяти и через первый выход 24 блока 12 обработки поступает на блок 15 вывода информации. Таким образом производится последовательное измерение КПМ объектива и на других пространствен ных частотах, а также определение номера пространственной частоты, со5 ответствующего данному КПМ. Совокупность всех КПМ контролируемого объектива для различных пространственных частот, которыми обладает тестобъект, и составляет ФПМ котролируемого объектива.

Предлагаемое устройство для контроля функции передачи модуляции объективов по сравнению с известными позволяет контролировать качество объектива на всех рабочих пространственных частотах с более высокой надежностью за меньший промежуток времени и с лучшим качеством.