Устройство для измерения скорости движения объекта

 

(72) Авторы изобретения

I

i ! ( ъ

А. К. Дамиенайтис и P. А. Чин кайте

Вильнюсский ордена Трудового Красного Знамени и ордена

Дружбы Народов государственный университет им. В. Капсукаса (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

ДВИЖЕНИЯ.ОНЬЕКТА

Изобретени относится к приборостI роению и может быть использовано для бесконтактного измерения вектора скоростц движения относительно протяженных объектов со слабо выраженными оптическими неоднородностями поверхности.

Известен бесконтактныи измеритель скорости движения, в котором перемещение изображения оптических неоднород10 ностей преобразуется на выходе фотоприемника в частоту переменной составляющей напряжения, характеризующую скорость (I ).

Известное устройство не может быть I$ использовано для измерения вектора скорости при произвольном изменении направления искомого вектора скорости от О до 360

Известно устройство, содержащее сканер, выполненный в виде многогранной призмы, привод сканера, фотоприемник, экстремальный регулятор, выход которого соединен с приводом сканера, регистратор, соединенный с nриводом сканера (2 ).

Известное устройство работает толька в случаях, когда направление перемещения контролируемого объекта прик о нимает лишь два значения — 0 или 180 и неработоспособно при произвольном изменении направления искомого вектора скорости от 0 до 360

О

Цель изобретения — получение возможности измерения вектора скорости сложного движения при произвольном . изменении направления движения и повышение точности.

Для достижения поставленной цели в устройство введены система изменения направления сканирования, выполненная в виде последовательно установленных объектива и призмы Лове, оптически связанных с исследуемым объектом и многогранной призмой, при этом призма Дове выполнена с возможностью углового смещения и механически соединена с приводом сканера, а также

859930 Д

2, составляющем из зеркального многогранника и системы изменения направления сканирования, проектируется на фотоматрицу 3, каждый фотопреобразователь которой имеет собственный выход. Выходы фотоматрицы 3 соединены с входами элементов 4 сравнения. Выходы элементов 4 сравнения соединены с входами фильтра 5 переменной составляющей, Выход фильтра 5 переменной составляющей соединен с входом экстремального регулятора 6, Выход экстремального регулятора 6 соединен с входом привода сканера 7. Привод 7 сканера соединен с зеркальным многогранником и системой изменения направления сканирования сканера 2. Регистратор 8 соединен с приводом 7 сканера, Система изменения направления сканирования представляет собой объектив

9 содержащий призму Дове 10.

Устройство работает следующим об35 разом.

Сканер 2 с. помощью зеркального многогранника осуществляет перемещение поля зрения устройства на поверхности 1. Скорость сканирования Як j no абсолютной величине задается угловой скоростью вращения Щ зеркального мно" гогранника сканера 2, Направление сканирования задается углом поворота

Д. призмы Дове 10 вокруг визирной оси, При повороте призмы Дове от 0 до 180

О направление сканирования a(< изменяется от 0 до 360 .. Таким образом, если угол поворота призмы Дове — с1 то направление сканирования 0(„= 2с(.

Результирующая скорость перемещения иэображения на плоскости фотоматрицы равна 1 с к где як иско ск мый вектор относительной скорости контролируемой поверхности l. Если (V)

О, то оптические неоднородности поверхности 1 поочередно изменяют освещенность элементов фотоматрицы 3. На

40 введены элементы сравнения и фильтр переменной составляющей, а фотоприемник выполнен в виде фотоматрицы с параллельным считыванием, при этом выходы фотоматриц соединены с входами элементов сравнения, вход фильтра переменной составляющей соединен с выходами элементов сравнения, а его выход соединен со входом экстремального регулятора.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Изображение поверхности 1 сканером входе фильтра 5 переменной составляющей частота переменной составляющей напряжения F =. m(Q), где m — коэффициент пропорциональности. Если 7 = О, то Чк, F - =О. Очевидно, что при .

F = 0 происходит совмещение вектора скорости сканирования 7 с искомым ск

Вектором Чк

Чтобы частота переменной составляющей напряжения F на входе фильтра 5 еременной составляющей зависела только от скорости изображения на плоскости фотоматрицы 3 Ч, выходы фотопреобраэователей фотоматрицы 3 соединены с входами элементов 4 сравнения. Элемент 4 сравнения представляет собой дифференциональный усилитель, на входы которого подается напряжение с выхода двух соседних фотопреобразователей фотоматрицы 3. Напряжение на выходе дифференциального усилителя 4

04 X(U„ u2) где 04 и Uò,— напряже ния на выходе двух соседних фотопреобразователей фотоматрицы 3; К вЂ” коэффициент усилителя. При вращении зеркального многогранника сканера 2 возникает периодическая модуляция общей освещенности фстоматрицы 3, что вызывает изменение напряжения на выходе фотопреобразователей на величину д U

Напряжение на выходе элемента 4 сравнения при этом не изменяется, так как

U = j(U„+ U) — (u + U) j = К х (U< U2). При перемещении изображения на плоскости фотоматрицы 3, то есть при (Ч) Ф О, изменяется,.поочередно освещенность соседних фотопреобразователей фотоматрицы 3, в результате чего при (V) ф 0 на выходе элементов 4 сравнения имеется переменная составляющая напряжения.

Фильтр 5 переменной составляющей пропускает переменную составляющую напряжения на вход экстремального регулятора 6. Коэффициент передачи R(F) фильтра 5 имеет прямую зависимость от частоты переменной составляющей напряжения, то есть R(F) К F, где

К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Экстремальный регулятор 6 через привод

7 сканера изменяет вектор сканирова" ния таким образом, чтобы частота переменной со< тавляющей напряжения Чс„ при этом Ч -4 V Таким образом, экстремальный регулятор 6 осуществляет минимизацию частоты на входе фильтра

5. Минимизация частоты переменной составляющей может осуществляться тактированием управляющего воздействия на

5 8599 сканер 2. Сначала минимиэируется частота F<, изменяя угловую скорость М зеркального многогранника, после чего минимизация частоты осуществляется путем совмещения направления скаю рова- 5 ния 1(скс направлением перемещения контролируемой поверхности 1 фк. В результате минимизации частоты F достигается равенство векторов Йск Ч .

Регистратор 8, регистрируя значения lo (Ч 1 ) и g<, одновременно регистрирует искомую скорость (Чк) и направление ф контролируемой поверхности 1, так как при Г О, ск чк

Формула изобретения

1. Устройство для измерения скорости движения объекта, содержащее ска- N нер, выполненный в виде многогранной призмы, привод сканера, фотоприемник, экстремальный регулятор, выход которого соединен с приводом сканера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с 25 целью определения вектора скорости при произвольном изменении направления движения и повышения точности из30 d мерений, в него введена система изменения направления сканирования, выполненная в виде. последовательно установ" леныях объектива и призмы Дове, оптически связанные с исследуемым обьек", том и многогранной призмой, при этом призма Дове выполнена с возможностью углового смещения и механически соединена с приводом сканера.

2. Устройство по п. 1, с т л и— ч а ю щ е е с я тем, что в него введены элементы сравнения и фильтр переменной составляющей, фотоприемник выполнен в виде фотоматрицы с параллельным считыванием, при этом выхоцы фотоматриц соединены с входами элемен" тов сравнения, вход фильтра переменной составляющей соединен с выходами элементов сравнения, а его выход соединеи со входом экстремального регулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Патент США В 351935.1> кл. 356-28, опублик. 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

У 532816, кл. G Ol Р 3/36, опублик.

1976 (прототип).

Составитель Ю. Власов

Редактор M. Лысогорова Техред З.Фанта Корректор О. Билак

Заказ 7538/67

Тирам 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий !

I3035, Москва, 3-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4