Устройство для измерения расстояния до отражающей поверхности
Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения расстояний между оптическими компонентами объективов. Цель изобретения - повышение точности измерения путем повышения крутизны информационного сигнала, которая достигается использованием многощелевой диафрагмы 2. Изображение многощелевой диафрагмы 2, освещаемой источником 1 света, строится блоком 4 формирования изображения диафрагмы на отражающую поверхность . Отраженный сигнал преобразуется ПЗС 9 в видеосигнал, который выделяется блоком 10 выборки. Гармоническая составляющая видеосигнала выделяется полосовым фильтром 11, детектором 12, фильтром 13 нижних частот и регистрируется блоком 14 индикации. Расстояние до отражающей поверхности регистрируется индикатором 16 положения по перемещению фокусирующего объектива 7 приводом 8, который управляется индикатором 14 по достижении сигналом на его входе максимального значения. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. (О (Л со to о Oi Oi СО ipue.;
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)4 G01 В 21 00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4018052/24-28 (22) 10.02.86 (46) 30.06.87. Бюл. № 24 (72) T. М. Айсин, В. А. Борисов, Е. Л. Гай, А. В. Подобрянский и Ф. П. Хлебников (53) 531.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 903701, кл. G 01 В 21/08, G 01 B 21/16, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
РАССТОЯНИЯ ДО ОТРАЖАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения расстояний между оптическими компонентами объективов. Цель изобретения — повышение точности измерения путем повышения кру„„SU,„, 1320663 А 1 тизны информационного сигнала, которая достигается использованием многощелевой диафрагмы 2. Изображение многощелевой диафрагмы 2, освещаемой источником 1 света, строится блоком 4 формирования изображения диафрагмы на отражающую поверхность. Отраженный сигнал преобразуется
ПЗС 9 в видеосигнал, который выделяется блоком 0 выборки. Гармоническая со тавляющая видеосигнала выделяется полосовым фильтром 11, детектором 12, фильтром 13 нижних частот и регистрируется блоком 14 индикации. Расстояние до отражающей поверхности регистрируется индикатором 16 положения по перемещению фокусирующего объектива 7 приводом 8, который управляется индикатором 14 по достижении сигналом на его входе максимального значения.
1 з.п.ф-лы, 3 ил.
1320663
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения расстояния до отражающей поверхности, например, при измерении воздушных промежутков между оптическими компонентами объектива.
Цель изобретения — повышение точности измерений путем использования многошелевой диафрагмы.
На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — многощелевая диафрагма; на фиг. 3 — временные диафрагмы сигналов, формирующихся на выходах отдельных блоков.
Устройство содержит оптически связанные источник 1 света, многощелевую диафрагму 2, прозрачные окна 3 которой расположены симметрично относительно центральной непрозрачной части, блок 4 формирования изображения диафрагмы, выполненный в виде полупрозрачного элемента 5, коллимирующего объекти ва 6 и фокусирую щего обьектива 7, привод 8, связанный с фокусируюшим объективом 7, фотопреобразователь 9, выполненный в виде линейного позиционно-чувствительного фотоприемника на основе прибора с зарядовой связью (ПЗС), последовательно соединенные блок 10 выборки, полосовой фильтр 11, детектор 12, фильтр 13 нижний частот, блок 14 индикации, блок 15 опроса, выходы которого соединены с управляющими входами ПЗС 9 и блока 10 выборки, информационный вход блока 10 выборки подключен к выходу ПЗС 9.
Кроме того, устройство содержит индикатор 16 положения, связанный с приводом 8.
На фиг. 1 обозначен также элемент 17 с отражающими поверхностями, расстояние до которого измеряется.
Устройство работает следующим образом.
Световой поток, формируемый источником 1 света, освещает многощелевую диафрагму 2. Изображение многощелевой диафрагмы 2 с помощью светоделительного элемента 5, коллимирующего объектива 6 и фокусирующего объектива 7, строится на отражающей поверхности элемента 17 и при обратном ходе с помощью фокусирующего объектива и коллимирующего объектива 6
»а светочувствительной поверхности ПЗС 9.
Блок 15 опроса периодически формирует импульсы опроса ПЗС 9. На выходе ПЗС периодически формируются импульсы, огибающая которых пропорциональна распределению освещенности по светочувствительным площадкам ПЗС 9. Импульсы, снимаемые с выхода ПЗС 9, поступают на вход блока 10 выборки, на управляющий вход которого поступают синхронизирующие импульсы с блока 15 опроса.
На выходе блока 10 выборки формирется видеосигнл сложного спектра, амплитуда которого пропорциональна распределению освещенности по светочувствительным площадкам ПЗС 9.
Видеосигнал поступает на вход полосового фильтра 11, выделяющего гармоническую составляющую, частота которой определяется расстоянием между изображением отдельных окон многощелевой диафрагмы 2 и временем опроса ПЗС 9.
Сигнал, выделенный полосовым фильтром
11, детектируется детектором 12, сглаживается фильтром 13 нижних частот и индицируется блоком 14 индикации.
При совпадении плоскостей изображения многощелевой диафрагмы 2 и отражающей поверхности элемента 17 глубина модуляции изображения многощелевой диафрагмы 2, построенной на светочувствительной поверхности ПЗС 9, максимальна (фиг. За). При этом гармоническая составляющая, выделяемая полосовым фильтром 11, имеет максимальное значение и блок 14 индикации инди20 цирует максимальную величину.
При смешении плоскости изображения многощелевой диафрагмы 2 относительно отражающей поверхности элемента 17 глубина модуляции изображения многощелевой диафрагмы 2, построенная на светочувствительной поверхности ПЗС 9, уменьшается (фиг. Зб) . При этом амплитуда гармонической составляющей, выделяемой полосовым фильтром 11, также уменьшается и блок 14 индикации индицирует меньшую ве30
Перемещением фокусирующего объектива 7 приводом 8 устанавливается положение, при котором блок !4 индикации индицирует максимальную величину. Гlоложение фокусируюшего объектива 7 индицируется индикатором 16 положения, который индицирует расстояние до отражающей поверхности.
Настройка устройства осуществляется путем установки эталонного элемента 17 с отражающей поверхностью, т. е. проводятся измерения относительно эталонного расстояния.
Расположение прозрачных окон 3 многощелевой диафрагмы 2 симметрично относительно центральной непрозрачной части (фиг. 2) повышает чувствительность устройства.
При непрерывном расположении прозрачных окон 3 на многошелевой диафрагме 2 глубина модуляции в центральной части изображения многощелевой диафрагмы 2 меньше изменяется по сравнению с изменением глубины модуляции от боковьх частей по следующим причинам. Глубина резкости оптической системы, состоящей из объективов 6 и 7, по центру выше, чем по полю.
Уменьшается влияние центральных пучков
55 лучей, отражающихся от последующих отражающих поверхностей элемента 17, которые создают дополнительную, мало изменяющуюся модуляцию изображения от централь1320663
ÄÛ2. 2
Составитель В. Чулков
Редактор A. Огар Техред И. Верес Корректор A. Ильин
Заказ 2649/44 Тираж 677 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и огкрытий
1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугнская наб., д. 4.5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ной части изображения многощелевой диафрагмы 2 в случае расположения прозрачных окон в центральной части многощелевой диафрагмы 2. Многощелевая диафрагма 2 в совокупности с ПЗС 9 и полосовым фильтром 11 увеличивает соотношение сигнал/шум, что позволяет работать на более высоких пространственных частотах (меньшей ширине окон 3). Это, в свою очередь, повышает чувствительность и точность измерений.
Использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерения расстояния до отражающей поверхности объекта за счет повышения крутизны информационного сигнала, характеризующего моменты фокусирования изображения многощелевой диафрагмы на отражающую поверхность объекта.
Формула изобретения
1. Устройство для измерения расстояния 20 до отражающей поверхности, содержащее оптически связанные источник света, диафрагму, блок формирования изображения диафрагм, привод, связанный с блоком формирования изображения диафрагмы, индикатор положения, связанный с приводом, фотопреобразователь, блок индикации, отличаюи4ееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено последовательно соединенными блоком выборки, полосовым фильтром, детектором, фильтром нижних частот, выход которого соединен с входом блока индикации, блоком опроса, диафрагма выполнена многощелевой. фотопреобразователь выполнен в виде линейного позиционно-чувствительного фотоприемника, выходы блока опроса соединены с управляющими входами линейного позиционно-чувствительного фотоприемника и блока выборки, информационный вход которого подключен к выходу линейного позиционно-чувствительного фотоприемника.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что прозрачные окна многощелевой диафрагмы расположены симметрично относительно центральной непрозрачной части.
