Способ измерения положения объекта и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения положения объекта за счет измерения пространственного положения дополнительных отражающих поверхностей. Изображение щелевой диафрагмы 2 освещаемой источником 1 света, строится с помощью блока 3 формирования изображения диафрагмы, зеркала 7 на отражающей поверхности 33 объекта 32. Автоколлимационное расфокусированное изображение щелевой диафрагмы 2 строится в обратном ходе на фотопреобразователе 14, выполненном на основе прибора 15 с зарядовой связью (ПЗС) в виде световой марки. ПЗС 15 формирует периодический видеосигнал. Пространственное положение световой марки, связанное с угловым положением отражающей поверхности 33, преобразуется во временной интервал, величина которого измеряется блоком 17 измерения временного интервала. Оптический прерыватель 9, вращаемый приводом 8, периодически изменяет длину хода лучей, что приводит к перефокусировке изображения диафрагмы 2 на отражающую поверхность 34 объекта 32. Положение оптического прерывателя 9 фиксируется датчиком 11 положения прерывателя. Блок 26 формирователей и блок 17 измерения временного интервала формируют сигналы, преобразуемые блоком 29 синхронизации в синхронизирующие импульсы, по которым информация о величине углового положения отражающих поверхностей 33, 34 объекта 32 записывается в регистры 24, 25. 3 с.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 " 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР (21) 4361439/24-28 (22) 11.01.88 (46), 30.01.90. Бюл. Ф 4 (72) Т.М.Айсин, Ю.П.Земсков, А.В.Подобрянский и Ф.П.Хлебников (53) 531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 - 1067352, кл. G 01 В 21/00, 1982. ! (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ

ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— повьппение точности измерения положения объекта за счет измерения пространственного положения дополнительных отражающих поверхностей. Изображение щелевой диафрагмы 2, освещаемой источником 1 света, строится с помощью блока 3 формирования изображения диафрагмы, зеркала 7 на отражающей поверхности 33 объекта 32. Автоколлимационное расфокусированное иэображение щелевой диафрагмы 2 строится в обратном ходе на фотопреобразователе

„„SU„„1539525 А 1

14, выполненном на основе прибора 15 с зарядовой связью (ПЗС) в виде световой марки. ПЗС 15 формирует периодический видеосигнал, Пространственное положение световой марки, связанное с угловым положением отражающей поверхности 33, преобразуется во временной интервал, величина которого измеряется блоком 17 измерения временного интервала. Оптический прерыватель 9, вращаемый приводом 8, периодически изменяет длину хода лучей, то приводит к перефокусировке изображения диафрагмы 2 на отражающую по- верхность 34 объекта 32. Положение оптического прерывателя 9 фиксируется датчиком 11 положения прерывателя. Блок 26 формирователей и блок

17 измерения временного интервала формируют сигналы, преобразуемые блоком 29 синхронизации в синхронизирующие импульсы, по которым информация о величине углового положения отражающих поверхностей 33, 34 объекта 32 записывается в регистры 24, 25, 2 с.п, ф«лы, 3 ил. CR

1539525

15 11 ра 16 и входом установки в О счетчика 21, регистратор 23, выполненный в виде регистров 24 и 25, информационные входы которых подключены к счетчику 21, блок 26 формирователей, выполненный в виде формирователей 27 и

28, входы которых подключены к фотодиоду 13, блок 29 стробирования, вы10 полненный в виде элементов И 30 и 31, первые входы которых подключены к выходам формирователей 27 и 28, вторые входы — к синхронизирующему выходу синхрогенвратора 16, а выходы соединены с синхронизирующими выходами регистров 24 и25.

На светочувствительной площадке

ПЗС 15 формируется размытое иэображение щелевой диафрагмы 2, положение

О. которого пространственно связано с положением отражающей поверхности

33. При измерении пространственного положения отражающей поверхности 33 при ее повороте относительно одной

5 иэ координат происходит смещение размытого изображения щелевой диафрагмы 2 относительно светочувствительной поверхности ПЗС 15.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения положения объекта, имеющего несколько отражающих поверхностей, например для контроля положения линзы.

Цель изобретения — повышение точности измерения положения объекта за счет измерения. пространственного, положения различных поверхностей . объекта.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства.лля иэмере-

1 ния положения объекта на фиг. 2 временные диаграммы сигналов, формируемых на выходах отдельных блоков, на фиг. 3 — расположение иэображения щелевой диафрагмы относительно светочувствительной площадки прибора с зарядовой связью.

Устройство (фиг. 1) содержит оптически связанные источник 1 света, щелевую диафрагму 2, блок 3 формирования изображения диафрагмы, выполненный в виде полупрозрачного элемента

4,.объектива 5, полупрозрачного элемента 6, первого зеркала. 7, установленного перпендикулярно оптической оси объектива 5, привод 8, оптический прерыватель 9, связанный с приводом 8, выполненный в виде второго зеркала

10, установленного перпендикулярно оптической оси объектива 5, датчик 11 положения прерывателя, выполненный в виде светодиода 12 и фотодиода 13, 35 оптически связанных с оптическим преобразователем 9, фотопреобразователь 14, выполненный в виде прибора

15 с зарядовой связью (ПЗС) и синхрогенератора 16, управляющий выход которого соединен r, ПЗС 15, блок 17 измерения временного интервала, выполненный в виде амплитудного дискриминатора 18., вход которого подключен к выходу ПЗС 15, триггера 19, вход установки в "0" которого подключен к выходу амплитудного дискриминатора 18, вход установки Ъ "1" триггера 19 подключен к синхронизирующему выходу синхрогенератора 16, элемента

И 20, входы которого подключены к выходу триггера 19. и синхронизирующему выходу синхрогенератора 16, счетчика 21, счетный вход которого подключен к выходу элемента И, 20, и элемента 22 задержки, вход и выход кото рого соединены соответственно с синхронизирующим выходом синхрогенератоИзмеряется положение объекта 32, имеющего отражающие поверхности 33 и 34.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 света формирует пучки учей, направляемые на щелевую диафрагму 2. Пучки лучей, прошедшие через щелевую диафрагму 2, отражаются от полупрозрачного элемента 4, входящего в блок 3 формирования изображения диафрагмы, проходят объектив 5, полупрозрачный элемент 6, отражаются от первого зеркала 7, полупрозрачного элемента 6 и падают на отражающую поверхность

33 объекта 32. На отражающей поверхности 33 формируется изображение щелевой диафрагмы 2. Отраженные от отражающей поверхности 33 пучки лучей в обратном ходе отражаются от полупрозрачного элемента 6, первого зеркала 7, проходят полупрозрачный элемент 6, объектив 5, полупрозрачный элемент 4 и падают на светочувствительную площадку ПЗС 15, входящего в фотопреобразователь 14 и расположенного за плоскостью изображения диафрагмы 2.

539525

1

Синхрогенератор 16 формирует сигнал опроса ПЗС 15. На выходе ПЗС 15 периодически формируется видеосигнал, амплитуда. которого пропорциональна распределению освещенности размытого изображения щелевой диафрагмы 2 относительно светочувствительной поверхности ПЗС 15.

В начале формирования видеосигнала синхрогенератор 16 формирует импульс, перебрасывающий триггер 19, входящий в блок 17 измерения временного интервала, в состояние "1".

Видеосигнал с ПЗС 15 поступает на вход амплитудного дискриминатора

18. При превышении видеосигналом порогового значения на выходе амплитудного дискриминатора 18. формируется импульс, перебрасывающий триггер 19 в состояние "0".

Сигнал, формируемый триггером 19, поступает на первый вход элемента

И 20, на второй вход которого поступают заполняющие импульсы с выхода синхрогенератора 16.

На выходе элемента И 20 периодически формируются пачки импульсов, количество которых подсчитываются счетчиком 21. После окончания опроса

ПЗС 15 синхрогенератор 16 формирует импульс, который задерживается элементом 22 задержки. Задержанный по времени импульс периодически сбрасы- вает счетчик 21 в "0".

Таким образом, в счетчике 21 периодически накапливается результат измерения временного интервала, величина которого связана с положением отражающей поверхности 33 объекта 32.

Привод 8 вращает оптический прерыватель 9. При перемещении второго зеркала 10, входящего в оптический прерыватель 8, в положение, при котором второе зеркало 10 отражает пучки лучей, прошедшие объектив 5, происходит уменьшение длины хода лучей.

При этом изображение щелевой диафрагмы 2 строится на отражающей по верхности 34 объекта 32 и в обратном ходе — на светочувствительной площадке ПЗС 15.

В счетчике 21 периодически накапливается результат измерения временного интервала, величина которого связана с положением отражающей поверхности 34.

Оптический прерыватель 9 периодически перекрывает пучки лучей, про6 шедшие объектив 5. При этом происходит последовательная фокусировка изображения щелевой диафрагмы 2 на отражающие поверхности 33 и 34 объек5 та 32. Период вращения оптического прерывателя 9 равен или ниже периода опроса ПЗС 15.

На фотодиод 13, входящий в датчик

11 положения прерывателя, периодически проходит излучение светодиода

12. На выходе фотодиода 13 формируется сигнал, связанный с пространственным положением второго зеркала 10.

Сигнал с фотодиода 13 поступает на формирователи 27 и 28, входящие в блок 26 формирователей ° На выходе формирователя 27 формируется сигнал при отражении пучков лучей от первого зеркала 7, на выходе формирователя 28 формируется сигнал при отражении пучков лучей от зеркала 10.

Сигналы, сформированные формирователями 27 и 28, поступают на первые входы элементов И 30 и 31, входящие в блок 29 стробирования. На вторые входы элементов И 30 и 31 поступает импульс с синхрогенератора 16 в конце опроса ПЗС 15.

При отражении пучков лучей от отражающей поверхности 33 на выходе элемента И 30 формируется импульс, поступающий на синхронизирующий вход регистра 24, входящего в регистратор 23. В регистре 24 фиксируется результат измерения пространстВенного положения отражающей поверхности 33.

При отражении пучков лучей от от0 ражающей поверхности 34 на выходе элемента И 31 формируется импульс, поступающий на синхронизирующий вход регистра 25. В регистре 25 фиксируется результат измерения пространст венного положения отражающей поверх45 ности 34 °

При использовании в качестве обЪектов линз построение иэображения . щелевой диафрагмы 2 может осуществ50 ляться как на отражающие поверхности линзы, так и в центры кривизны поверхностей линзы, При этом ПЗС 15 ус. танавливается соответственно за плоскостью или в плоскости изображения щелевой диафрагмы 2, Использование предлагаемых способа иустройства позволяет повысить точность измерения положения объекта, имеющего несколько отражающих

1539525 поверхностей, эа счет измерения пространственного положения каждой иэ отражающих поверхностей.

Формула изобретения

1. Способ измерения положения объекта, заключающийся в том, что формируют световую марку путем направления светового потока на поверхность объекта, переносят световую марку, отраженную от первой отражающей поверхности объекта, в плоскость анализа, пространственное положение световой марки в плоскости анализа связано с положением первой отражающей поверхности объекта, преобразуют пространственное положение световой марки в плоскости анализа в электрический сигнал с помощью позиционно" чувствительного преобразователя, измеряют временной интервал между началом опроса позиционно-чувствительного преобразователя и моментом формирования максимального сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения положения объекта за счет измерения ! пространственного положения дополнительных отражающих поверхностей, последовательно во времени формируют световые марки на последующих отражающих поверхностях путем использования светового потока первоначаль". ного направления и дискретного изменения длины его оптического пути, последовательно переносят изображение сформированных световых марок в плоскости .анализа, преобразуют пространственное положение световых марок в плоскости анализа в электрические сигналы с помощью позиционночувствительного преобразователя, измеряют дополнительные временные интервалы между началом опроса позиционно-чувствительного преобразователя и моментами формирования максимальных сигналов, а по длительности каждого из дополнительных временных интервалов определяют положение соответствующих отражающих поверхностей.

2. Устройство для измерения поло)жения объекта, содержащее оптически связанные источник света, диафрагму, блок формирования изображения диафрагмы, фотопреобразователь, выполненный на основе прибора с зарядовой связью, блок измерения временного интервала, вход которого подключен к выходу фотопреобраэователя, регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности измерения положения объекта, имеющего две или более отражающие поверхности, оно снабжено первым зеркалом, установленным перпендикулярно оптической оси блока формирования изображения диафрагмы, приводом, on25 тическим прерывателем, выполненным в виде второго зеркала, установленным перед -первым зеркалом по ходу светового потока, предназначенным для перефокусировки на последующие поверхности перпендикулярно оптической оси блока формирования изображения диафрагмы и выполненным с воэмож-. ностью перемещения в плоскости, перпендикулярной оптической оси, датчиком положения прерывателя, блоком

З5 формирователей, вход которого подключен к датчику положения прерывателя, блоком стробирования, входы блока стробирования подключены к выходам

40 блока формирователей и синхронизирующему выходу фотопреобразователя, регистратор выполнен в виде двух ре гистров, информационные входы которых подключены к выходу блока измере45 .ния временного интервала, синхронизирующие входы регистров подключены к выходам блока стробирования.,1539525

fl

Ва И

®6

19

28

М

Фиг. д

Составитель О.Несова

Техред Л,Олийнык Корректор Л.Патай

Редактор А.Огар

Заказ 207 Тираж 476 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101