Устройство для измерения положения объекта
Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет увеличения разрешающей способности устройства до доли фоточувствительности площадки прибора с зарядовой связью (ПЗС) и повышение оптической помехозащищенности. Оптический блок 1 формирует на поверхности ПЗС 4 световую марку. Синхрогенератор 5 формирует импульсы опроса ПЗС 4, на выходе которого формируются видеоимпульсы, преобразуемые в видеосигнал блоком выборки. Временное положение видеосигнала связано с положением оптического блока 1. Постоянная составляющая видеосигнала интегрируется интегратором 12 и запоминается динамическим запоминающим узлом (ДЗУ) 13. Компаратор 15 сравнивает текущее значение сигнала, снимаемого с интегратора 12, со значением, хранящимся в ДЗУ 13, которое уменьшается в два раза делителем 14. Временной интервал, формируемый компаратором 15, преобразуется блоком 16 коммутации в пачки импульсов, которые подсчитываются счетчиком 18 и фиксируются регистратором 20. Формирователи 22 и 23 импульсов обеспечивают запись сигналов в ДЗУ 13 и сброс интегратора 12. 4 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения положения различных объектов, например при контроле положения линзы. Цель изобретения повышение точности измерения и увеличение помехозащищенности. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 схема оптического блока, вариант выполнения; на фиг.3 структурная схема формирователя видеосигнала; на фиг.4 временные диаграммы сигналов, формируемых на выходах отдельных узлов устройства. Устройство содержит оптически связанные оптический блок 1, выполненный в виде источника 2 света, щелевой диафрагмы 3, фотопреобразователь 4, выполненный в виде прибора с зарядовой связью (ПЗС), синхрогенератор 5, выполненный в виде генератора 6, счетчика 7, подключенного к генератору 6, дешифратора 8, подключенного к счетчику 7, формирователя 9, подключенного к генератору 6, блока 10 ключей, входы которого подключены к формирователю 9 и дешифратору 8, выход блока 10 ключей соединен с управляющим входом ПЗС 4, формирователь 11 видеосигнала, информационный и управляющий входы которого подключены соответственно к выходу ПЗС и дешифратора 8, интегратор 12, информационный вход которого подключен к выходу формирователя видеосигнала 11, динамический запоминающий узел (ДЗУ) 13, информационный вход которого подключен к выходу интегратора 12, делитель 14 напряжения, блок 16 коммутации, выполненный в виде элемента И 17, входы которого подключены к выходу компаратора 15 и генератору 6, счетчик 18, информационный вход которого подключен к выходу элемента И 17, регистратор 19, выполненный в виде регистра 20, информационный вход которого подключен к выходу счетчика 18, индикатор 21, вход которого подключен к выходу регистра 20, последовательно соединенные формирователи 22, 23 импульсов, вход формирователя 22 импульсов подключен к выходу дешифратора 8, выход формирователя 22 импульсов соединен с управляющим входом ДЗУ 13, синхронизирующим входом регистра 20, выход формирователя 23 импульсов соединен с входом сброса интегратора 12, входом "установка нуля" счетчика 18. Оптический блок 1 может быть выполнен в виде источника 2 света, щелевой диафрагмы 3, объективов 24, 25. Контролируется положение объекта 26. Формирователь 11 видеосигнала может быть выполнен в виде последовательно соединенных узла 27 выборки-хранения, узла 28 смещения напряжения, детектора 29, ключевого элемента 30, управляющие входы узла 27 выборки-хранения и ключевого элемента 30 подключены к дешифратору 8. Устройство работает следующим образом. Источник 2 света, входящий в оптический блок 1, формирует пучки света, которые проходят через щелевую диафрагму 3 и попадают на фоточувствительные площадки ПЗС 4. При перемещении объекта 26, связанного с оптическим блоком (не показан), происходит перемещение световой марки по поверхности ПЗС 4. Генератор 6, входящий в синхрогенератор 5, формирует импульсы, поступающие на вход формирователя 9, формирующего импульсы опроса ПЗС 4. Счетчик 7 формирует временные интервалы, в течение которых осуществляются накопление и считывание сигналов с ПЗС 4, которые дешифрируются дешифратором 8 и поступают на управляющие входы блока 10 ключей, на информационные входы которого поступают сигналы с формирователя 9 импульсов. На выходе блока 10 ключей формируются управляющие сигналы, которые поступают на вход ПЗС 4. На выходе ПЗС 4 периодически формируются импульсы, огибающая которых пропорциональна распределению освещенности по светочувствительным площадкам ПЗС 4. Импульсы, снимаемые с выхода ПЗС 4, поступают на вход узла 27 выборки-хранения, входящего в формирователь 11 видеосигнала. На управляющие входы узла 27 выборки-хранения поступают синхронизирующие сигналы с дешифратора 8. На выходе узла 27 выборки-хранения формируется видеосигнал, амплитуда которого пропорциональна распределению освещенности по светочувствительным площадкам ПЗС 4. Видеосигнал поступает на вход узла 28 смещения напряжения, осуществляющего смещение постоянной составляющей, амплитуда которого пропорциональна, например, фоновой освещенности ПЗС 4. Смещенный по уровню сигнал детектируется детектором 29 и стробируется ключевым элементом 30. При этом исключаются выбросы и помехи, формирующиеся в начале и конце опроса ПЗС 4. При отсутствии выбросов и помех ключевой элемент 30 не используется. Сформированный видеосигнал поступает на вход интегратора 12. В каждом цикле опроса ПЗС 4, интегратор 12 осуществляет интегрирование видеосигнала, снимаемого с выхода ПЗС 4. Величина проинтегрированного видеосигнала пропорциональна потоку излучения, падающего на светочувствительные площадки ПЗС 4. В конце каждого цикла опроса ПЗС 4 по сигналу, формируемому дешифратором 8, формирователь 22 импульса формирует импульс, по которому осуществляется переход сигнала, формируемого на выходе интегратора 12 в ДЗУ 13. Сигнал, запомненный ДЗУ 13, уменьшается в два раза делителем 14 напряжения и поступает на первый вход компаратора 15, на второй вход которого поступает сигнал с выхода интегратора 12. При этом на первом входе компаратора 14 постоянного присутствует сигнал, амплитуда которого с задержкой на один цикл опроса ПЗС 4 пропорциональна потоку излучения, падающего на светочувствительные площадки ПЗС 4. В каждом цикле опроса ПЗС 4 при достижении сигналом, формируемым на входе интегратора 12, величины, равной половине от амплитуды сигнала, формируемого на выходе ДЗУ 13, что соответствует середине импульса симметричной формы, срабатывает компаратор 15. Компаратор 15 формирует сигнал, поступающий на второй вход элемента И 17, входящий в блок 16 коммутации. На второй вход элемента И 17 поступают импульсы с выхода генератора 6. На выходе элемента И 17 периодически формируются пачки импульсов. Количество импульсов в пачке, связанное с положением оптического блока 1, подсчитывается счетчиком 18 и фиксируется в регистре 20, входящем в регистратор 19. На выходе регистра 20 формируется код, который индицируется индикатором 21. Показания индикатора 21 связаны с положением оптического блока 1, т.е. положением объекта. Запись информации в регистр 20 осуществляется импульсом, формируемым формирователем импульса 22 по окончании опроса ПЗС 4. Сброс интегратора 12 и счетчика 18 осуществляется с задержкой импульсом, формируемым формирователем 23 после записи сигналов в ДЗУ 13 и регистр 20. При ином выполнении оптического блока 1 (фиг.2) изображение щелевой диафрагмы 3, освещаемой источником 2 света, строится объективом 26, изображение щелевой диафрагмы 3 переносится объективом 25 в плоскость, в которой установлен ПЗС 4. При перемещении объекта 26 происходит смещение изображения диафрагмы 3 по поверхности ПЗС 4. Дальнейшая работа устройства аналогична вышеизложенной. Таким образом, устройство позволяет повысить точность измерения за счет увеличения разрешающей способности до доли фоточувствительной площадки ПЗС при быстродействии, равном одному циклу опроса ПЗС, а также повысить оптическую помехозащищенность.
Формула изобретения
Устройство для измерения положения объекта, содержащее оптический блок, фотопреобразователь, выполненный в виде прибора с зарядовой связью, синхрогенератор, первый выход которого соединен с управляющим входом прибора с зарядовой связью, делитель напряжения, компаратор, первый вход которого подключен к выходу делителя напряжения, блок коммутации, входы которого подключены соответственно к второму выходу синхрогенератора и выходу компаратора, счетчик, вход которого подключен к выходу счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и увеличения помехозащищенности, оно снабжено интегратором, информационный вход которого связан с выходом прибора с зарядовой связью, динамическим запоминающим узлом, информационный вход которого подключен к выходу интегратора, двумя последовательно соединенными формирователями импульсов, вход первого формирователя импульсов подключен к третьему выходу синхрогенератора, выходы первого и второго формирователей импульсов соединены соответственно с входом "Запись" динамического запоминающего узла и входом "Сброс" интегратора.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4MH4A/MZ4A - Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение на основании заявления, поданного патентообладателем в Патентное ведомство
Дата прекращения действия патента: 17.11.1997
Номер и год публикации бюллетеня: 9-1998
Извещение опубликовано: 27.03.1998
