Способ измерения перемещения объекта
Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения перемещения объекта за счет уменьшения влияния изменения интенсивности пучков света, падающих на фотопреобразователь. Блок 1 формирования изображения диафрагмы формирует отраженное от поверхности линзы 29 изображение щелевой диафрагмы 3. Прибор 6 с зарядовой связью, управляемый синхрогенератором 7, формирует видеоимпульсы, преобразуемые в периодический видеосигнал формирователем 13, стробируемый ключевым элементом 14. Однополярный периодический видеосигнал формируется детектором 15 и интегрируется интегратором 16. Величина интеграла запоминается динамическим запоминающим устройством 17 в конце каждого цикла опроса прибора 6 с зарядовой связью. Компаратор 19 сравнивает текущее значение сигнала, снимаемого с интегратора 16, с запомненным половинным значением интеграла, формируемого делителем 18 напряжения. Передний фронт импульса, формируемого компаратором 19, определяет начало измерительного временного интервала, окончание которого задается формирователем 26, формирующим импульс, сбрасывающий интегратор 16. Измерительный временной интервал фиксируется в цифровом виде регистратором 20 с помощью элемента И 21, счетчика 22, регистра 23, индикатора 24. Показания индикатора 24 связаны с положением отражающей поверхности линзы 29. 2 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения положения различных объектов, например линзы в процессе ее центрирования. Целью изобретения является повышение точности измерения перемещения объекта. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 временные диаграммы сигналов, фиксируемых на выходах узлов и блоков. Устройство, реализующее способ, содержит блок 1 формирования изображения диафрагмы, выполненный в виде оптически связанных источника 2 света, щелевой диафрагмы 3, объективов 4 и 5, фотопреобразователя, выполненного в виде прибора с зарядовой связью (ПЗС) 6, синхрогенератор 7, выполненный в виде генератора 8, счетчика 9, подключенного к генератору 8, дешифратора 10, подключенного к счетчику 9, формирователя 11, подключенного к генератору 8, блока 12 ключей, выход блока ключей соединен с управляющим входом ПЗС 6, формирователь 13, информационный и управляющий входы которого подключены соответственно к выходам ПЗС 6 и дешифратору 10, ключевой элемент 14, информационный и управляющий входы которого подключены соответственно к выходам формирователя 13 и дешифратору 10, детектор 15, вход которого подключен к выходу ключевого элемента 14, интегратор 16, информационный вход которого подключен к выходу детектора 15, динамическое запоминающее устройство (ДЗУ) 17, информационный вход которого подключен к выходу интегратора 16, делитель 18 напряжения, вход которого подключен к выходу ДЗУ 17, компаратор 19, входы которого подключены к выходу интегратора 16 и делителя 18 напряжения, регистратор 20, выполненный в виде элемента И 21, входы которого подключены к генератору 8 и компаратору 19, последовательно соединенных счетчика 22, регистра 23, индикатора 24, вход счетчика 22 подключен к выходу элемента И 21, последовательно соединенные формирователи 25 и 26, вход формирователя 25 подключен к выходу дешифратора 10, выход формирователя 25 соединен с управляющим входом ДЗУ 17, стробирующим входом регистра 23, выход формирователя 26 соединен с входом "сброс" интегратора 16, входом "установки нуля" счетчика 22. Посадочное место 27 выполнено с возможностью поворота в подшипнике 28. Контролируется положение линзы 29. Способ реализуется следующим образом. Источника 2 света, входящий в блок 1 формирования изображения диафрагмы, формирует пучки света, которые проходят через щелевую диафрагму 3 и объектив 4. Изображение щелевой диафрагмы 3 строится на отражающей поверхности линзы 29, установленной на посадочное место 27, вращаемое в подшипнике 28 и переносится объективом 5 на фоточувствительные площадки ПЗС 6. Генератор 8, входящий в синхрогенератор 7, формирует импульсы, поступающие на вход формирователя 11, формирующего импульсы опроса ПЗС 6. Счетчик 9 формирует временные интервалы, в течение которых осуществляется накопление и считывание сигнала с ПЗС 6, которые дешифрируются дешифратором 10 и поступают на управляющие входы блока 12 ключей, на информационные входы которого поступают сигналы с формирователя 11 импульсов. На выходе блока 12 ключей формируются управляющие сигналы, которые поступают на вход ПЗС 6. На выходе ПЗС 6 периодически формируются импульсы, огибающая которых пропорциональна распределению освещенности по светочувствительным площадкам ПЗС 6. Импульсы, снимаемые с выхода ПЗС 6, поступают на информационный вход формирователя 13, на управляющий вход которого поступают синхронизирующие импульсы с дешифратора 10. На выходе формирователя 13 формируется периодический видеосигнал, амплитуда которого пропорциональна интенсивности отраженного от поверхности линзы 29 пучка света, а временное положение максимума периодического видеосигнала относительно начала его формирования связано с пространственным положением отраженного от поверхности линзы 29 пучка света, формирующего изображения щелевой диафрагмы 3. При наличии фоновой засветки ПЗС 6 в формирователе 13 осуществляется сдвиг постоянной составляющей периодического видеосигнала на величину, равную или большую пьедестала, вызванного наличием фоновой засветки, падающей на светочувствительные площадки ПЗС 6. Сформированный формирователем 13 периодический видеосигнал поступает на информационный вход ключевого элемента 14, на управляющий вход которого поступает сигнал с дешифратора 10, формирующий импульс строба, временное положение которого соответствует зоне возможного нахождения отраженного от поверхности линзы 29 пучка света. На выходе ключевого элемента 14 формируется периодический видеосигнал, поступающий на детектор 15. Однополярный периодический видеосигнал, снимаемый с выхода детектора 15, поступает на информационный вход интегратора 16. В каждом цикле опроса ПЗС 6 интегратор 16 осуществляет интегрирование однополярного периодического видеосигнала, снимаемого с детектора 15. В конце цикла опроса ПЗС 6 по сигналу, формируемому дешифратором 10, формирователь 25 импульса формирует импульс, по которому осуществляется перепись сигнала, формируемого на выходе интегратора 16 в ДЗУ 17. Сигнал, запомненный в ДЗУ 17, пропорциональный значению интеграла в конце цикла интегрирования однополярного периодического видеосигнала, делится в два раза делителем 18 напряжения и поступает на первый вход компаратора 19, на второй вход которого поступает сигнал с выхода интегратора 16. При этом на первом входе компаратора 19 постоянно присутствует сигнал, амплитуда которого на один цикл опроса ПЗС 6 пропорциональна потоку излучения, подающего на светочувствительные площадки ПЗС 6. В каждом цикле опроса ПЗС 6 при равенстве сигнала, формируемого на выходе интегратора 16, половинному значению величины интеграла, запомненному в ДЗУ 17, в предыдущем цикле, что соответствует середине видеоимпульса симметричной формы, срабатывает компаратор 19. Компаратор 19 формирует сигнал, передний фронт которого соответствует началу измерительного временного интервала. Задний фронт сигнала, снимаемого с компаратора 19, соответствует окончанию измерительного временного интервала. Изменение интенсивности пучков света, падающих на ПЗС 6, приводит к пропорциональному увеличению сигнала на выходе интегратора 15, запоминаемому в ДЗУ 17. При этом момент времени, соответствующий половинному значению интеграла не изменяется. Начало измерительного временного интеграла, формируемого компаратором 19, также не изменяется. Задний фронт сигнала, формируемого компаратором 19, формируется в момент формирования короткого импульса формирователя 26, сбрасывающего интегратор 16. Формирователь 26 запускается по заднему фронту короткого импульса, формируемого формирователем 25. Сигнал с выхода компаратора 19 поступает на второй вход элемента И 21, входящего в регистр 20, на первый вход которого поступают импульсы с генератора 8. На выходе элемента И 21 периодически формируются пачки импульсов. Количество импульсов в пачке, связанное с положением отражающей поверхности линзы 29, подсчитывается счетчиком 22. По окончании опроса ПЗС 6 по импульсу, формируемому формирователем 25, содержимое счетчика 22 переписывается в регистр 23. После переписи информации из счетчика 22 в регистр 23 формирователь 26 формирует короткий импульс, сбрасывающий счетчик 22. Содержимое регистра 23 индуцируется индикатором 24. Показания индикатора 24 связаны с положением отражающей поверхности линзы 29. Таким образом, использование способа позволяет повысить точность измерения перемещения объекта за счет повышения временной линейности формирования информационного временного интервала и уменьшения погрешности при измерении интенсивности пучков света, подающих на фотопреобразователь.
Формула изобретения
Способ измерения перемещения объекта, заключающийся в том, что на контролируемый объект направляют пучок света, преобразуют положение отраженного или прошедшего через объект пучка света в электрический сигнал, по виду которого судят о перемещении объекта, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения положения объекта, электрический сигнал формируют в виде периодического видеосигнала, амплитуда которого пропорциональна распределению интенсивности отраженного или прошедшего через объект пучка света, a временное положение максимума периодического видеосигнала относительно начала его формирования связано с пространственным положением отраженного или прошедшего через объект пучка света, формируют из периодического видеосигнала однополярный периодический видеосигнал, интегрируют однополярный периодический видеосигнал в каждом цикле его формирования в течение временного интервала, соответствующего зоне возможного нахождения пучка света на фотопреобразователе, запоминают значение интеграла в конце каждого цикла интегрирования однополярного периодического видеосигнала, сравнивают в каждом цикле интегрирования текущее значение интеграла с половинным значением величины интеграла, запомненной в предыдущем цикле интегрирования, фиксируют момент их равенства, являющийся окончанием или началом измерительного временного интервала, начало или окончание которого связано с началом или окончанием формирования периодического видеосигнала, а по длительности измерительного временного интервала судят о перемещении объекта.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MH4A/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
