Устройство для измерения расстояний до объектов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ ДО ОБЪЕКТОВ, содержащее последовательно установленные осветительную систему, приемник излучения и измерительный узел, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено двухпозиционным коммутатором, вход которого соединен с выходом приемника излучения, один выход - с входом измерительного узла, а второй - с осветительной системой, выполненной в виде вогнутого отражателя и распложенных на его оптической оси двух источников света, установленных друг за другом на заданном расстоянии от отражателя.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что измерительный узел выполнен в виде детектора отношений с двумя входами и показывающего прибора. Изобретение относится к измерительной технике, к области измерения расстояний до объектов фотоэлектрическими способами, и может применяться для бесконтактного определения расстояний, в пределах от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для измерений расстояний до объектов, содержащее последовательно установленные осветительную систему, выполненную с одним источником излучения, приемник излучения и измерительный узел, выполненный в виде схемы сравнения, электромеханического привода и шкалы. Недостатком известного устройства является его невысокая точность, так как всякая электромеханическая система обладает инерцией и относительно невысоким быстродействием, и кроме того, не позволяет определять расстояния до равномерного освещенных монотонных поверхностей. Целью изобретения является повышение точности измерения расстояний. Указанная цель достигается за счет того, что устройство снабжено двухпозиционным коммутатором, вход которого соединен с выходом приемника излучения, один выход с входом измерительного узла, а второй с осветительной системой, выполненной в виде вогнутого отражателя и расположенных на его оптической оси двух источников света, установленных друг за другом на заданном расстоянии от отражателя. Кроме того, измерительный узел выполнен в виде детектора отношений с двумя входами и показывающего прибора. На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; фиг. 2 поясняет принцип его действия. Устройство содержит осветительную систему, выполненную из вогнутого отражателя 1 и источников света, например двух импульсных ламп 2, 3, расположенных по оптической оси отражателя на заданных расстояниях от поверхности отражателя, приемник излучения, например, фотоэлемент 4 к объективу 5, коммутатор 6, соединяющий импульсные лампы с источником 7 электроэнергии и фотоэлемент 4 с измерительным углом, выполненным в виде детектора 8 отношений с двумя входами, на выходе измерительной схемы имеются зажимы 9 для подключения различных устройств автоматики и включен показывающий прибор 10, отградуированный непосредственно в единицах расстояния Х до поверхности объекта 11. Работает устройство следующим образом. Коммутатор 6 в положении I подключает фотоэлемент к входу 1 детектора 8 отношений и одновременно подключает к источнику 7 электроэнергии первый источник 2 света. Световой поток источника 2, отраженный отражателем 1 освещает поверхность объекта 11, расстояние Х до которого подлежит определению. Отраженный поверхностью объекта 11 свет падает на фотоэлемент 4. Далее сигнал с фотоэлемента 4 через коммутатор 6 поступает на вход А детектора 8 отношений. Световой поток от лампы 2 расходится в пространстве под телесным углом α₁ (фиг. 2). Зависимость освещенности Е₁, создаваемой этим потоком от расстояния Х показана на фиг. 2. Таким образом, импульс фототока на входе А детектора 8 отношений пропорционален величине Е₁. При переводе коммутатора 6 в положение II фотоэлемент 4 подключается к входу В детектора 8 соотношения, а к источнику 7 электроэнергии присоединяется лампа 3. Вследствие того, что лампа 3 расположена ближе к фокусу отражателя 4 чем лампа 2, его световой поток расходится под углом α₂ меньшим чем α₁ (фиг. 2в). Зависимость освещенности Е₂, создаваемой лампой 3 от расстояния Х показана на фиг. 2г. В положении II коммутатора импульс фототока пропорционален Е₂. Отношение Е₂/Е₁ однозначно зависит от расстояния Х (фиг. 2д). Для исключения мешающего влияния постоянной составляющей фототока от посторонней засветки, на входах А и В детектора 8 установлены разделительные конденсаторы (на чертеже не обозначены). Для наглядности на фиг. 1 показан контактный вариант коммутатора 7. Однако для повышения надежности коммутатор целесообразно выполнить бесконтактным (например, на тиристорах), в режиме периодической коммутации с частотой 50-100 Гц. При этом все приведенные выше соотношения остаются без изменений. Предлагаемое устройство для определения расстояний позволяет просто и с достаточной быстротой (0,02-0,01 с) определять расстояние до объекта с высокой точностью.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ ДО ОБЪЕКТОВ, содержащее последовательно установленные осветительную систему, приемник излучения и измерительный узел, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено двухпозиционным коммутатором, вход которого соединен с выходом приемника излучения, один выход - с входом измерительного узла, а второй - с осветительной системой, выполненной в виде вогнутого отражателя и распложенных на его оптической оси двух источников света, установленных друг за другом на заданном расстоянии от отражателя. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что измерительный узел выполнен в виде детектора отношений с двумя входами и показывающего прибора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---