Устройство для измерения расстояния до отражающей поверхности

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение диапазона измерения за счет фокусирования по нескольким расфокусировочным кривым. Блок 1 формирования изображения диафрагмы формирует отраженное от отражающей поверхности элемента 21 изображение щелевой диаграмм 3. Фотопреобразователь 7, выполненный в виде прибора 8 с зарядовой связью, управляемого узлом 9 опроса, периодически формирует видеосигнал. Высокочастотная и низкочастотная гармонические составляющие периодического видеосигнала выделяются полосовыми фильтрами 11, 14, детекторами 12, 15, фильтрами 13, 16 нижних частот и суммируются сумматором 17. Выходное напряжение сумматора фиксируется блоком 18 регистрации . При смещении отражающей поверхности элемента 21 перемещают фокусирующий объектив 6 приводом 19 до положения, при котором блок 18 регистрации фиксирует максимальную величину сигнала. Положение привода 19 фиксируется индикатором 20 положения . 1 ил. (Л с: 00 ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 В 21/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4122821/24-28 (22) 27.05.86 (46) 07.11.87. Бюл. ¹ 41. (72) Т.М. Айсин, Ю.П. Земсков, А,В. Подобрянский и Ф.П. Хлебников (53) 53 1.717(088.8) (56) Патент США - 3652164, кл. С 01 В 9/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 90370 1, кл. G 0 1 В 21/08, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО ОТРАЖАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения расширение диапазона измерения за счет фокусирования по нескольким расфокусировочным кривым. Блок 1 формирования изображения диафрагмы формирует отраженное от отражающей поÄÄSUÄÄ 1350500 А 1 верхности элемента 21 изображение щелевой диаграмы 3. Фотопреобразователь 7, выполненный в виде прибора 8 с зарядовой связью, управляемого узлом 9 опроса, периодически формирует видеосигнал. Высокочастотная и низкочастотная гармонические составляющие периодического видеосигнала выделяются полосовыми фильтрами 11, 14, детекторами 12, 15, фильтрами

13, 16 нижних частот и суммируются сумматором 17. Выходное напряжение сумматора фиксируется блоком 18 регистрации. При смещении отражающей поверхности элемента 21 перемещают фокусирующий объектив 6 приводом 19 до положения, при котором блок 18 регистрации фиксирует максимальную величину сигнала. Положение привода

19 фиксируется индикатором 20 положения. 1 ил.

1350500

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения расстояния до отражающей поверхности, например, при измерении воздушных промежутков между оптическими компонентами, Цель изобретения — расширение диапазона измерения за счет фокуси- 10 ровки по нескольким расфокусировочным кривым.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит оптически 15 связанные блок 1 формирования изоб, ражения диафрагмы, состоящий из источника 2 света, щелевой диафрагмы 3, светоделительного элемента 4, коллимирующего объектива 5, фокусирую- 20 щего объектива 6, фотопреобразователя 7, выполненного в виде прибора 8 с зарядовой связью (ПЗС) и узел 9 опроса, узла 10 выборки, вход которого подключен к выходу ПЗС 8, выходы узла 9 опроса соединены с входами

ПЗС 8 и узла 10 выборки, последовательно соединенные полосовой фильтр t1 детектор 12, фильтр 13 нижних частот, последовательно соединенные 30 полосовой фильтр 14, детектор 15, фильтр 16 нижних частот, входа полосовых фильтров 11 и 14 подключены к выходу узла 10 выборки, сумматор 17, входы которого подключены к выходу фильтров 13 и 16 нижних частот, блок 18 регистрации, вход которого подключен к выходу сумматора 17, привод 19, кинематически связанный с фокусирующим объективом 6„ индика- 40 тор 20 положения, связанный с приводом 19.

Измеряется рас,стояние до элемента 21 с отражающей поверхностью, . Устройство работает следующим

45 образом.

Световой поток, формируемый источником 2 света, входящим в блок 1 формирования изображения диафрагмы, освещает щелевую диафрагму 3. Изображение щелевой диафрагмы 3 с помощью светоделительного элемента 4, коллимирующего объектива 5, фокусирующего объектива 6 строится на отражающей поверхности элемента 21 и в обратном . ходе, с помощью фокусирующего объектива 6, коллимирующего объектива 5 строится на светочувствительной поверхности ПЗС 8, входящего в фотопреобразователь 7.

Узел 9 опроса периодически формирует импульсы опроса ПЗС 8, На выходе ПЗС 8 периодически формируются импульсы, огибающая которых пропорциональна распределению освещенности по светочувствительным площадкам

ПЗС 8. Импульсы, снимаемые с выхода

ПЗС 8, поступают на вход узла 10 выборки, на управляющий вход которого поступают синхронизирующие импульсы с узла 9 опроса.

На выходе узла 10 выборки формируется видеосигнал сложного спектра, амплитуда которого пропорциональна распределению освещенности по светочувствительным площадкам

ПЗС 8.

Видеосигнал поступает на входы полосовых фильтров 11 и 14, выделяющих две гармонические составляющие, которые детектируются детекторами 12 и 15, сглаживаются фильтрами 13 и 16 нижних частот и поступают на вход сумматора 17, выходной сигнал с которого фиксируется блоком 18 регистрации.

Частота настройки полосового фильтра 11 выбирается исходя из необходимой разрешающей способности устройства. Частота настройки полосового фильтра 14 выбирается исходя из необходимого диапазона измерений.

При совмещении плоскости изображения диафрагмы 3 с отражающей поверхностью элемента 21 на выходе фильтров 13 и 14 нижних частот формируются максимальные сигналы.

При смещении отражающей поверхности элемента 21 относительно плоскости изображения щелевой диафрагмы 3 вначале уменьшается сигнал, формируемый на выходе фильтра 13 нижних частот, затем начинает уменьшаться сигнал, формируемый на выходе фильтра

16 нижних частот.

Так как сигналы с выходов фильтров 13 и 16 нижних частот суммируются сумматорами 17, 10 при смещении отражающей поверхности элемента 21 относительно плоскости изображения щелевой диафрагмы 3, на выходе сумматора 17 формируется напряжение, изменяющееся вначале по расфокусировочной кривой для высокой пространственной частоты, определяемой частотой настройки полосового Фильт1350500

Составитель Е.Щелина

Техред Л. Олийнык

Корректор М.Максимишинец

Редактор С.Патрушева

Тираж 677 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5249/40

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ра l1, а затем по расфокусировочной кривой для низкой пространственной частоты, определяемой частотой настройки полосового фильтра 14, что обеспечивает высокую чувствительность устройства при нахождении отражающей поверхности вблизи плоскости формирования изображения диафрагмы 3 и расширенный диапазон смещения отражающей поверхности, при котором сигнал, фиксируемый блоком 18 регистрации, не равен .нулю.

При измерении смещения отражающей поверхности элемента 21 перемещают фокусирующий объектив 6 приводом 19 до положения, при котором блок 18 регистрации зафиксирует максимальную величину. Положение фокусирующего объектива 6 при максимальном показании. блока 18 регистрации фиксируется индикатором 20 положения, по показаниям которого судят о расстоянии до отражающей поверхности

;элемента 21. 25

Настройка устройства может осуществляться путем установки эталонного элемента 2 1 с отражающей поверхностью, т,е. измерения могут проводится относительно эталонного началь- З0 ного положения.

Использование устройства позволяет расширить диапазон измерения за счет использования нескольких расфокусировочных кривых, соответствующих высокой и низкой пространственным частотам анализа.

Формула изобретения

Устройство для измерения расстояния до отражающей поверхности содержащее оптически связанные блок формирования изображения диафрагмы, фотопреобразователь, привод, связанный с блоком формирования изображения диафрагмы, индикатор положения, связанный с приводом, блок регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения, оно снабжено двумя параллельными каналами, каждый иэ которых выполнен в виде последовательно соединенных полосового фильтра, детектора, фильтра нижних частот, входы полосовых фильтров подключены к выходу фотопреобразователя, сумматором, входы которого подключены к выходам фильтров нижних частот, блок регистрации подключен к выходу сумматора, фотопреобразователь выполнен в виде прибора с эарядовои связью и узла опроса, связанного с прибором с зарядовой связью,