Устройство для измерения расстояния до объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет устранения погрешностей, связанных с нестабильностью скорости сканирования. Устройство для измерения расстояний до объекта содержит установленные на общем основании источник 1 излучения, коллиматор 2 и сканер 3, первый и второй фотоприемники 4 и 5, расположенные на объекте симметрично относительно линии, соединяющей объект с центром сканирования, на базовом расстоянии друг от друга, и блок 6 обработки осуществляющий заполнение временного интервала между импульсами и фотоприемников 4 и 5 с помощью усилителей-формирователей 7, 8, второго триггера 12, генератора 14 тактовых импульсов, второго вентиля 16, делителя 18 частоты и счетчика 19 импульсов, а также корректировку частоты следования счетных импульсов с помощью усилителя-формирователя 7, электронных ключей 9, 10, первого триггера 11, генератора 13 вспомогательных импульсов, первого вентиля 15 и двоичного счетчика 17. 2 ил. К (Л С VI - О ко 10

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (я)з G 01 В 21/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4767425/28 (22) 25.09.89 (46) 29.02.92, Бюл. М 8 (71) Волжское объединение по производству легковых автомобилей (72)В.Н,Куликов (53) 531 7(088 8) (56) Патент ФРГ ЬЬ 2056557, кл. G 01 В 11/14, 1972, Патент США М 4035084, кл, G 01 В 11/26, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ ДО ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет устранения погрешностей, связанных с нестабильностью скорости сканирования.

Устройство для измерения расстояний до

„, SU,, 1716325 А1 объекта содержит установленные на общем основании источник 1 излучения, коллиматор 2 и сканер 3, первый и второй фотоприемники 4 и 5, расположенные на объекте симметрично относительно линии, соединяющей объект с центром сканирования, на базовом расстоянии друг от друга, и блок 6 обработки осуществляющий заполнение временного интервала между импульсами и фотоприемников 4 и 5 с помощью усилителей-формирователей 7, 8, второго триггера

12, генератора 14 тактовых импульсов, второго вентиля 16, делителя 18 частоты и счетчика.19 импульсов, а также корректировку частоты следования счетных импульсов с помощью усилителя-формирователя 7, электронных ключей 9, 10, первого триггера 11, генератора 13 вспомогательных импульсов, первого вентиля 15 и двоичного счетчика 17.

2 ил.

1716325

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля расстояний до объекта вдоль наперед заданного, базового направления, Известно устройство для измерения расстояния до объекта, содержащее источник пучка когерентного излучения, модулятор отраженного излучения, регистратор и вычислитель, Недостатком устройства является влияние на точность измерения случайных изменений характера распределения энергии в отраженном от объекта излучении.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения расстояния до обьекта, содержащее установленные на общем основании и оптически связанные ,источник излучения, коммутатор и сканер, первый и второй фотоприемники, устанав.ливаемые симметрично относительно линии, соединяющий объект с центром сканирования, на базовом расстоянии друг от друга и оптически связанные со сканером, и блок обработки, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго фотоприемников.

Недостатком устройства является влияние на точность измерения случайных изменений значения скорости сканирования объекта световым пятном.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет устранения погрешностей, связанных с нестабильностью скорости сканирования.

Цель достигается тем, что в устройстве, содержащем установленные на общем основании и оптически связанные источник излучения коллиматор и сканер, первый и второй фотоприемники, предназначенные для размещения на объекте и устанавливаемые симметрично относительно линии, соединяющей объект с центром сканирования., на базовом расстоянии друг от друга и оптически связанные со сканером, и блок отработки, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго фотоприемников, блок обработки выполнен в виде первого и второго усилителей, формирователя, входы которых являются соответственно первым и вторым входами блока обработки., первого и второго электронных ключей, первого и второго триггеров,. генератора scnoмогательных импульсов, генератора тактовых импульсов, первого и второго вентилей, двоичного счетчика, делителя частоты и счетчика импульсов, вход которого соединен с выходом делителя частоты, информационный вход которого соединен с выходом второго вентиля, управляющие входы соединены с выходами двоичного счетчика, вход которого соединен с выходом

5 первого вентиля, вход которого и вход второго вентиля соединены соответственно с выходом генератора вспомогательных импульсов и выходом генератора тактовых импульсов, управляющие входы вентилей

10 соединены с выходами соответственно первого и второго триггеров, первый установочный вход первого триггера соединен с выходом и запирающим входом первого электронного ключа, с отпирающим входом

15 второго электронного ключа, второй установочный вход соединен с выходом и запирающим входом второго электронного ключа, с отпирающим входом первого электронного ключа и первым установочным вхОдом

20 второго триггера.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу . Устройство для измерения рассто25 яний до объекта содержит установленные на общем основании источник 1 излучения. коллиматор 2 и сканер 3, а также предназначенные для размещения на объекте первый и второй фотоприемники 4 и 5, выходы

30 которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока 6 обработки (фиг. 1).

Блок 6 обработки выполнен в виде первого и второго усилителей-формирователей

35 7 и 8, первого и второго электронных ключей 9 и 10, первогор и второго триггеров 11 и 12, генератора 13 вспомогательных импульсов, генератора 14 тактовых импульсов, первого и второго вентилей 15 и 16, двоич40 ного счетчика 17, делителя 18 частоты и счетчика 19 импульсов (фиг. 1).

Фотоприемники 4 и 5 установлены симметрично относительно линии (оси Х), соединяющей объект (не показан) с центром

45 сканирования, на базовом расстоянии lg друг от друга и оптически связаны со сканером 3, который выполнен в виде механического узла, позволяющего разворачивать световой пучек 4 с постоянной скоростьюйъ

50 в плоскости сканирования (в плоскости чертеже на фиг, 1).

Первым и вторым входами блока 6 обработки являются входы усилителей-формирователей 7 и 8 соответственно, а элементом

55 выхода схемы блока 6 является счетчик 19 импульсов, вход которого соединен с выходом делителя 18 частоты. Информационный вход делителя 18 частоты соединен с выходом второго вентиля 16, а его управляющие входы соединены с выходами двоичного

1716325 выхода усилителя-формирователя 7 через 45 открытый в исходном состоянии электронный ключ 9 поступает на первый установочный вход "1" триггера 11. При этом вентиль

15 открывается и на вход двоичного счетчика 17 начинают поступать импульсы генератора 13, вырабатываемые с. частотой следования F . Через время Ь с выхода усилителя-формирователя 7 через открытый сигналом 20 электронный ключ 10 на второй установочный вход "0" триггера 11 поступает сигнал 22. Вентиль 15 закрывается и поступление вспомогательных импульсов генератора 13 на двоичный счетчик 17 прекращается. Двоичный счетчик 17 считывает счетчика 17, подключенного к выходу первого вентиля 15. Вход вентиля 15 и вход вентиля 16 соединены соответственно с выходом генератора 13 вспомогательных импульсов и выходом генератора 14 тактовых импульсов, а их управляющие входы— соответственно с выходами триггеров 11 и

12. При этом первый установочный вход "1" триггера 11 соединен с выходом и запирающим входом электронного ключа 9, и с отпирающим входом электронного ключа 10, второй установочный вход "0" триггера 11 соединен с выходом и запирающим входом электронного ключа 10, с отпирающим входом электронного ключа 9 и первым установочным входом "1" триггера 12, второй установочный вход "0" которого соединен с выходом усилителя-формирователя 8, а объединенный вход электронных ключей 9 и 10 соединен с выходом усилителя-формирователя 7.

Устройство работает следующим образом, Световой пучок U<, генерируемый лазером 1, линейно сужают коллиматором 2 и сканером 3 с круговой скоростью (d< разворачивают в плоскости размещения первого и второго фотоприемников 4 и 5.

Первый цикл измерения, как и последующие циклы, заключается в фиксировании интервала 25 времени tx, пропорционального контролируемому расстоянию Rx, и заполнении данного временного интервала счетными импульсами 26. При этом частоту следования счетных импульсов 26 в начале каждого цикла измерения приводят в соответствие со значением скорости сто сканера 3. Для этой цели используют изменения длительности интервала 24 времени 7р между двумя сигналами 20 и 22 от первого фотоприемника 4 (фиг. 1 и 2).

Формирование интервала 24 времени

t0 блоком 6 обработки начинается в момент поступления в него сигнала 20, который с

40 двоичный код N>, соответствующий длительности to временного интервала 24, и заносит этот код в управляемый делитель 18 частоты (код N> при этом является функцией от tc, т.е. N3 = f(tp)).

Кроме того, второй сигнал 22 от фотоприемника 4 возвращает за собой в исходное состояние электронные ключи 9 и 10 и поступает на первый установочный вход "1" триггера 12, находящегося в состоянии "0", при котором вентиль 16 закрыт, и переводит его в состояние "1", определяя начало интервала (строба) 25. При этом вентиль 16 открывается и на вход счетчика 19 начинают поступать тактовые (счетные) импульсы 26 генератора 14, вырабатываемые с частотой следования Рсл. Через время tx сигнал 23, второй сигнал с фотоприемника 5 после сигнала 21, с выхода усилителя-формирователя

8 поступает на второй установочный вход

"0" триггера 11 и переводит его в исходное состояние. При этом вентиль 16 закрывается и заполнение интервала 25 времени tx счетными импульсами 26 прекращается.

Счетчик 19 импульсов, по показаниям которого судят о значении контролируемого расстояния Rx, подключен к генератору 14 тактовых импульсов через делитель l8 частоты. Управляемый делитель 18.частоты выполняет операцию Fx = Fcn . (й,+1), где Fx— частота.следования счетных импульсов 26 на выходе делителя 18. Так KBK Na = 1(10), а длительность to временного интервала 24 обратно пропорциональна значению скорости во сканирования объекта (не показан) световым пучком lo, то можно записать, что

Fx = f (coo ) . С изменением скорости сканирования временной масштаб интервала 25 изменяется, однако в результате пропорционального приращения частоты следования счетных импульсов (фиг. 2б) погрешность при измерении Rx будет отсутствовать, Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает контроль расстояний до объекта по количеству импульсов, частота следования которых в начале каждого цикла измерения автоматически регулируется в зависимости от значения скорости сканирования объекта световым пучком.

Формула изобретения

Устройство для измерения расстояний от объекта, содержащее установленные на общем основании и оптически связанные источник излучения, коллиматор и сканер, первыл и второй фотоприемники, предназначенные для размещения на объекте и устанавливаемые симметрично относительно линии, соединяющей объект с центром сканирования, на базовом расстоянии друг от

1716325

0)+=R, И,=ге

Составитель С,Конюхов

Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Редактор А.Лежнина

Заказ 604 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва. Ж-35, Раушская наб,. 4j5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 друга и оптически связанные со сканером, и блок обработки, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго фотоприемников, о т ли ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, блок обработки выполнен в виде первого и второго усилителейформирователей. входы которых являются соответственно первым и вторым входами блока обработки, первого и второго электронных ключей, первого и второго триггеров, генератора вспомогательных импульсов, генератора тактовых импульсов, первого и второго вентилей, двоичного счетчика, делителя частоты и счетчика импульсов, вход которого соединен с выходом делителя частоты, информационный вход которого соединен с выходом второго вентиля, управляющие входы соединены с выходами двоичного счетчика, вход которого соединен с выходом первого вентиля, вход первого и вход второго вентиля соединенысоответственно с выходом генератора вспомогательных импульсов и выходом генератора тактовых импульсов, управляю5 щие входы вентилей соединены с выходами соответственно первого и второго триггеров, первый установочный вход первого триггера соединен с выходом и запирающим входом nepaoro электронного ключа и

10 с отпирающим входом второго электронного ключа, второй установочный вход первоготриггера соединен с выходом и запирающим входом второго электронного ключа, с отпирающим входом первого электронного

15 ключа и первым установочным входом вто-. рого триггера, второй установочный вход которого соединен с выходом второго усилителя-формирователя, а вход первого и вход второго электронных ключей соединен

20 с выходом первого усилителя-формирователя.