Устройство для измерения положения объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повьшюние точности измерения за счет фиксации положения усредненного энергетического центра изображения диафрагмы с погрешяостье, меньшей дискретности пространственного расположения фоточувствительных площадок фотоприемника . Источник 1 света освещает диафрагму 2} автоколлнмационное изображение которой строится блоком 3 формирования изображения диафрагмы в плоскости фотоприемника 6, выполненного на ПЗС матрице. Видеосигнал с выхода фотоприемника 6 дискриминир: - ется по уровню амплитудные дискриминатором 7 и поступает в блок 8 коммутации . Блок 13 управления и частотный формирователь 17 формируют импульсы, поступающие в блок 8 коммутации, на выходе которого формируются импульсные последовательности, подсчитываемые счетчиком 12 и реверсивнык счетчиком 24. Дешифратор 18 строки форми (Л ND СО ел ю ю ел 14)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 В 21 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1067352 (21) 3899949/24-28 (22) 23.05.85 (46) 07.03.87. Бюл. В 9 (72) А.С.Авраменко, З.Ю.Дурович и b.Â.Наумов (53) 631.717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1067352, кл. G 01 В 21/00, 1982 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— повьвиение точности измерения за счет фиксации положения усредненного энергетического центра изображения диафрагмы с погревностъв, меньщей дискре„„SU„„1295225 А 2 тности пространственного расположения фоточувствительных площадок фотоприемника. Источник 1 света освещает диафрагму 2 автоколлимационное изображение которой строится блоком 3 формирования изображения диафрагмы в плоскости фотоприемника 6, выполненного на ПЗС матрице. Видеосигнал с выхода фотоприемника 6 дискриминир ется по уровню амплитудньи дискриминатором 7 и поступает в блок 8 коммутации. Блок 13 управления и чаСтотный формирователь 17 формируют импульсы, поступающие в блок 8 коммутации, на выходе которого формируются импульсные последовательности, подсчитывае- 3 мые счетчиком 12 и,реверсивным счетчиком 24. Дещифратор 18 строки форми- Ml

1295225 рует сигнал по окончании опроса половины строк фотоприемника 6, по которому происходит переключение входов реверсивного счетчика 24. Иа выходе блока 21 нахождения разности формируется код, поступающий через блок 25 сравнения 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 — повыц<ение точности измерений.

На фиг.1 представлена функциональ- Ю ная схема устройства; на фиг.2 — раеположение изображения диафрагмы относительно фоточувствительных элементов фотоприемника; на фиг.3 — временные диаграммы сигналов, формируемых на

15 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 показан}, амплитудный дискриминатор 7, вход которого подключен к выходу блока. выборки, блок 3 коммутации, состоящий из RS-триггера 9, R-вход которого подключен к выходу амплитудного дискриминатора 7, элемента И 10, первый вход которого подключен к выходу RS-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- 0 нератора 14, преобразователя 15 уров35 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 реверсивного счетчика 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 16 < согласующих усилителей, частотного формирователя 17, вход и выход которого подключены соответственно к выходу блока 16 согласующих усилителей и второму входу элемента И 10, дешифратор 18 строки, состоящий из делителя 19 на два, вход которого подключен ,1 .к выходу блока 16 согласующих усилителей, RS-триггера 20, S-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 срав<нения, вход которого подключен к вы ходу 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 преl295225 образователя 32, электродвигатель 34, вход которого подключен к выходу усилителя 33, механизм 35 поворота, ось вращения которого совпадает с оптической осью блока 3 формирования изобра- 5 жения диафрагмы. Фотоприемник 6 установлен на механизме поворота, кинематически связанного с электродвигателем 34, S-вход RS-триггера 9 подключен к выходу блока 13, установочные входы счетчика 12, реверсивного счетчика 24, R-вход RS-триггера 20, управляющий вход ключевого элемента ?6 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 6 °

При 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 которых 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

RS-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 lO 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

RS-триггер 9 в состояние "Лог. О".

При этом на счетчик l2 через элемент ИЛИ 11 начинают поступать импульсы с выхода амплитудного дискриминатора 7 с частотой, равной частоте оп.роса строки фотоприемника 6. После опроса первой строки фотоприемника 6 аналогично осуществляется опрос последующих строк фотоприемника 6. После опроса всех строк фотоприемника 6 в счетчике 12 формируется результат, пропорциональный с определенньы масштабным коэффициентом усредненному про-. странственному голожению энергетического максимума изображения диафрагмы 2.

За- счет того, что кромки диафрагмы

2 повернуты друг относительно друга (фиг.2), происходит усреднение результатов измерения по каждой из строк, которые не равны друг другу, что по— вышает разрешающуюся способность устройства, т.е. точность измерений.

Перед началом опроса первой строки фотоприемника 6 блок 13 формирует сигнал, сбрасывающий счетчик 12, реверсивный счетчик 24 и перебрасывающий КБ-триггер 20 в состояние "Лог.О".

При этом на первый вход элемента И 23 подается "Лог. 1" и сигналы, поступающие в счетчик 12 через логический элемент И 23 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 24.

Б процессе опроса строк фотоприемника 6 сигналы с частотой опроса строк фотоприемника 6 поступают на вход делителя 19 на два, входящего в дешифратор l8 строки.

После опроса половины строк фотоприемника 6 делитель 19 на два форми.рует сигнал, перебрасывающий RS-триггер 20 в состояние "Лог. 1". При этом на первый вход, логического элемента

И 22 подается "Лог.1" и сигналы, поступающие в счетчик l2 через логический элемент И 22 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 24.

После опроса всех строк фотоприемника 6 в реверсивном счетчике 24 формируется результат, пропорциональный с определенным масштабным коэффициентом повороту иэображения диафрагмы

2 относительно нормали к строкам фотоприемника 6.

После опроса всех строк фотоприемника 6 блоком 13 формируется сигнал, открывающий ключевой элемент 26, К цифровой код, сформированный реверcHBHblN счетчиком 24, поступает на цифроаналоговый преобразователь 32, с выхода которого аналоговый сигнал

5 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 расположения фоточувствительных площадок, фотоприПри наличии поворота изображения емника при повороте изображения диафдиафрагмы 2 относительно нормали к 0 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 периодически ст ойство для измерения положения формируется код, величина и знак кото- Устройств д р о ъекта по авт.св. У 1067352 о т— рого связаны с углом поворота изобра- объекта по авт. л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью жения диафрагмы, который после преобразования цифроаналоговым преобразо- повышения точности Р э вателем в аналоговый сигнал является снабжено Дешифратором P . ь ато ом ст оки вход сигналом управления электродвигателе которого подключе к

34, поворачивающим с помощью механиз- управления, блоко блоком нахо ения разносма 35 поворота фотоприемник 6 до по ти, информационный у р ин о ма ионный и правляющие вхоы кото ого подключены соответственно ложения, при котором угол рассогласо- 20 ды которого подключе вания между изображением диафрагмы 2 к выходам блока комму ц блока комм тации и дешифраи нормалью к строкам фотонриемника 6 тоРа строки блоком сравнения, вход становится близким к нулю. которого подключен к выходу блока нахождения разности, цифроаналоговым

При этом уменьшается погрешность 25 преобразователем, вход которого подиз-за поворота изображения диафрагмы. ключен к первому вьподу блока сравнеПри достижении сигнала рассогласова- ния, электродвигателем, вход которого формируемого реверсивным счетчи- подключен к выходу цифроаналогового ком 24, заданной величины узел 27 преобразователя, фотоприемник установ,сравнения формирует сигнал, поступаю- З0 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 сим30 записывается в регистр 31, фикси- метрично повернуты друг относительно рующий величину смещения объекта 36. друга.

1295225

Составитель Т.Айсин

Техред В.Кадар. Корректор М.Пожо

Редактор Н.Тупица

Заказ 609/47 Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5 ъ

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4