Способ измерения положения объекта и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК G01B21/00 

2. УстройсЛо для измерения положения объекта, содержащее оптически связанные источник света, диафрагму, блок формирования изображения диафрагмы, фотоприемник, выполненный на основе прибора с зарядовой связью, блок выборки, входом подключенный к выходу фотоприемника, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом фотоприемника, счетчик и регистратор, вход которого соединен со сметчиком, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено амплитудным дискриминатором, вход которого подключен к выходу блока выборки, частотным формирователем, вход которого подключен к второму выходу блока управления, блоком коммутации, первый и второй информационные входы которого подключены соответственно к выходу амплитудного дискриминатора и выходу частотного формирователя, управляющий вход блока коммутации подключен к третьему выходу блока управления, а выход блока коммутации соединен со счетным входом счетчика.

1. Способ измерения положения объекта, заключающийся в том, что получают спроецированное на фотопреобразователь изображение диафрагмы, пространственно связанное с положением объекта, преобразуют спроецированное на фотопреобразователь изображение в видеосигнал, измеряют число импульсов с частотой, равной или кратной частоте видеоимпульсов. 2 заполняющих первый временной интервал, начало которого совпадает с началом формирования видеосигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, формируют второй временной интервал, длительность которого пропорциональна ширине изображения диафрагмы, причем начало второго временного интервала совпадает .с окончанием первоговременного интервала, измеряют число импульсов с частотой, равной или кратной частоте видеоимпульсов, заполняющих второй временной интервал, частота импульсов, заполняющих первый временной -интервал, в два раза вьние частоты импульсов, заполняющих второй временной интер вал, а ширина изображения диафрагмы не равна периоду нанесения фоточувствительных ячеек фотопреобразователя , суммируют число импульсов, заполняющих первый временной интервал, с числом импульсов, заполняющих второй временной интервал, и по найденной сумме судят о положении об ьекта.

1

Изобретение.относится к измери.тельной технике и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений различных объектов, например в автоколлимационных датчиках угла.

Известен способ измерения положения объекта, эаключанэдийся в том, что получают спроецированное на фотопреобразователь изображение диафрагмы, пространственно связанное с. положением объекта, преобразуют спроецированное на фотопреобразователь изображение диафрагмы в-электрический сигнал.

Электрический сигнал преобразуют в сигнал управления, переме1ца1рщий изображение диафрагмы в положение, при котором сигнал управления близок к нулю, а по величине перемещения изображений диафрагмы судят о поло- . жении объекта.

Известно устройство для измерения положения объекта, содержащее оптически связанные источник света, диафрагму, блок формирования изобргокения диафрагмы, фотоприемник, блок обработки информационных сигналов, вход которого подключен к фотопрИемнику,.

Устройство также содержит компенсаторы, связанные с выходами блока обработки информационных сигналов, а фотоприемник выполнен координатночувствительным.

Недостатком способа и устройства является малое быстродействие.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является .способ измерения положения объекта, эаключгиощийся в том, что получают спроецированное на фотопреобразователь изображение диафрагмы, простран ственно связанное с положением объекта, преобразуют проецированное на фотопреобразователь изображение в

видеосигнал, измеряют число импульсов с частотой, равной или кратной частоте видеоимпульсов, заполняющих первый временной интервал, начало которого совпадает с началом формирования видеосигнала 2.

Способ осуществляется устройством для измерения положения объекта содержащим оптически связанные источник света, диафрагму, блок формирования изображения диафрагмы, фотоприемник, выполненный на основе прибора с зарядовой связью, блок выборки,входом подключенный к выходу фотоприемника, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом фотоприемника, счетчик и регистратор, вход которогосоединен со счетчиком 2.

Способу и устройству присуща недостаточная точность измерения, вызываемая дискретностью пространственного расположения фоточувствительных элементов фотоприемника и влиянием величины освещенности в изображении диафрагмы.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, ЧТОсогласно способу измерения положения объекта, заключающемуся в том, что получают спроецированное на фотопреобразователь изображение диафрагмы, пространственно связанное с положением объекта, преобра357ЮТ спроецированное на фотопреобразователь изображение в видеосигнал, измеряют число импульсов с частотой, равной или кратной частоте видеоимпульсов, заполняющих первый временной интервал, начагло которого совпадает с началом формирования видеосигнала формируют второй временной интервал, длительность которого пропорциональна ширине изображения диафрагмы, причем начало второго временного интервала совпадает с окончанием первого временного интервала, измеряют число импульсов с частотой равной или кратной частоте видеоимпульсов, заполняющих второй временной интервал, частота импульсов, заполняющих первьлй временной интервал в два раза вьпие частоты импульсов, заполчяющих второй временной интервал, а ширина изображения диафрагмы не равна периоду нанесения фоточувствительных ячеек фотопреобразователя, суммируют число импульсов, заполняющих первый временной интервал с числом импульсов,заполняющих второй временной интервал, и по найденной сумме будят о положении объекта. Цель достигается тем, что в устройстве для измерения положения объ екта, содержащем оптически связанные источник света, блок формирования изображения диафрагмы, фотоприёмник, выполненный на основе прибора с зарядовой связью, блок выборки входом подключенный к выходу фотопр емника, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом фотоприемника, счетчик и регистратор, вход которого соединен со счетчиком, оно снабжено амплитудным дискриминатором, вход которого подключен к выходу блока выборки, частотным формирователем, вход которого подключен к второму выходу .блока управления, блоком коммутации, первый и второй информационные входы которого подключены соответствен но к выходу амплитудного дискримина тора и выходу частотного формирователя, управляющий вход блока управления, а выход блока коммутации сое динен со счетным входом счетчика. На чертеже представлена функциональная схема устройства, осуществл ющего способ измерения положения объекта. Устройство содержит источник 1 света, диафрагму 2, блок 3 формирования изображения диафрагмы, состоя щий из светоделительного элемента 4 объектива 5, фотоприемник б, выполненный на основе прибора с зарядово связью, блок 7 управления, блок 8 выборки, амплитудный дискриминатор состоящий из пикового детектора 10, делителя 11, компаратора 12, блок 1 коммутации, состоящий из триггера 1 элемента 15 И, элемента 16 ИЛИ, сче чик 17, частотный формирователь 18, состоящий из формирователей 19, 20, элемента 21 ИЛИ, элемента 22 задерж ки, регистратор 23. Устройство работает следующим об разом.. Источник 1 света освещает диафра му 2, изображение которой, отраженное ,от объекта 24, переносится блоком 3 формирования изображения диафрагмы с помощью светоделительного , элемента 4 и объектива 5 на поверхность фотоприемника 6. При измерении положения объекта происходит перемещение- изображения диафраг и 2 по поверхности фотоприемника 6. Блок 7 управления периодически опрашивает фотоприемник 6, на выходе которого формируются видеоимпульсы, огибающая которых пропорциональна распределению освещенности в изображении диафрагмы 2. Сигналы, снимаемые с фотоприемника .6, поступают на вход блока 8 выборки, осуществляющего синхронную выборку видеоимпульсов, снимаемых с фотоприемника. Частота выборки синхронизирована с частотой опроса фотоприемника 6. Сигналы с выхода блока 8 выборки поступают на вход пикового детектора 10, входящего в амплитудный дискриминатор 9. Пиковый детектор 10 запоминает максимальную амплитуду видеоимпульсов. Сигнал, снимаемый с выхода пикового детектора 10, делится делителем 11 и поступает на один из входов компаратора 12, на другой вход которого поступает сигнал с выхода блока 8 выборки. При опросе фотоприемника 6 на выходе компаратора 12 формируется пачка импульсов при превышении сигнгша,снимаемого с выхода блока 8 выборки, величины, превышающей половину ампли тудного значения видеоимпульсов. Уровень компарирования может регулироваться делителем 11. В начале цикла опроса фотоприемника 6 блок 7 управления формирует сигнал сброса, перебрасывакиций триггер 14, входящий в блок 13 коммутации в состояние единицы и сбрасывающий счетчик 17. После формирования импульса сброса блок -7 управления формирует импульсы опроса фотоприемника 6., . I Блок 7 управления формирует импульсы с частотой опроса фотоприемника, которые, поступают на входы формирователей 19, 20 частотного формирователя 18. Импульсы с выходов формирователей 19 и 20, сформированные по переднему и заднему фронту, поступают на входы элемента 21 ИЛИ, с выхода которого через элемент 22 задержки поступают на первый вход элемента 15 и. Частота сигналов, снимаемых с выхода элемента 22 задержки, равна удвоенной частоте опроса фотоприемника 6. Элемент 22 задержки служит для компенсации временных сдвигов в узлах устройства.

На второй вход элемента 15 И поступает разрешающий потенциал с выхода триггера 14,

Сигналы, снимаемые с выхода элемента 15 И/ проходят через элемент 16 ИЛИ и подсчитываются счетчиком 17

При формировании сигнала на выходе компаратора 12 триггер 14 перебрасывается и запирает элемент 15 И. Импульсы с выхода компаратора 12 проходят через элемент 16 ИЛИ и подсчитызаются счетчиком 17,

Результат, накопленный в счетчике 17, регистрируется регистратором 23,

Таким образом, за один цикл опроса, в счетчике 17 накапливается результат равный

N 2N1+N2, где Nj-ij - количество импульсов,

накопленных ,в счетчике; 2N1 - количество импульсов, соответствующих незасвеченной части фотоприемника;

N2 - количество импульсов, соответствующих засвеченной части фотоприемника.

Результат, накопленный в счетчике 17, соответствует с определенным масштабным коэффициентом положению энергетического максимума освещенности в изображении диафрагмы 2, положение которого связано с положением объекта 24,

Использование способа и устройства (ля его осуществления позволяет определять геометрическую координату положения Энергетического максимума освещенности в изображении диафрагмы т,е, положение объекта при изменении величины светового потока с,погрешностью, меньшей погрешности, вызываемой дискретностью нанесения светочувствительных площадок фотопреобразователя.