Способ измерения перемещений объектов и устройство для его осуществления (его варианты) Советский патент 1985 года по МПК G01B21/00 

и. Устройство-для измерения перемещений объекта, содержащее последовательно установленные объектив, растровый анализатор изображения, фотоприемник и фазометр, подключенный к фотоприемнику, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено установленными вдоль поверхности растра, симметрично оптической оси объектива, маркированными по положению оптических осей точечными излучателями, вьшолненными со следящими приводами для их перемещения в направлении измерения, дополнительными фотоприемниками, каждый из которых оптически сопряжен с соответ ствующим точечным излучателем, коммутатором, подключенным к дополнительнымчфотоприемникам и фазометру, блоком управления, вход которого подключен к коммутатору и фазометру

90190

а выход электрически связан со следящими приводами и коммутатором,

3, Устройство для измерения перемещений объекта, содержащее последовательно установленные объектив, растровый анализатор изображения, фотоприемник и фазометр, подключенный к фотоприемнику, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено установленным вдоль поверхности растра структурированным излучателем с управляемыми зонами свечения, дополнительным фотоприемником, оптически связанным со структурированным излучателем, подключенным к фазометру коммутатором и блоком управления, ;вход блока управления подключен к фазометру, входу коммутатора подключен к выходу блока управления, выход коммутатора электрически связан со структурированным излучателем.

1. Способ измерения перемещений объектов, заключающийся в том, что измеряют сдвиг фаз сигнала, зарегистрированного после прохождения потока излучения от контролируемого объекта через растр анализатора изображения, и определяют величину перемещения, от.личающи.йся тем, что, с целью повьшения точности измерений-, маркируют при помощи точечных излучателей плоскость анализа, измеряют сдвиг фаз сигнала от контролируемого объекта относительно сигналов от маркированных точечных излучателей, находят наи меньшее фазовое -рассогласование, перемещают оптическую ось маркированного точечного излучателя, соответствующего найденному рассогласо ванию, до устранения этого рассогла(Л сования и величину перемещения контролируемого объекта определяют по положению оптической оси перемещаемого маркированного точечного излучателя. со о

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при высокоточном измерении и контроле угловых и линейных перемещений объектов,.

Цель изобретения - повышение точности измерений путем устранения инструментальных и методических погрешностей анализатора изображения.

На фиг. 1 изображена схема устрой ства, реализующего способ измерения перемещений объектов (вариант 1), на фиг. 2 - анализатор изображения этого устройства.

Способ измерения перемещений объе тов: при помощи растрового анализатора изображения заключается в том, что сдвиг фаз сигнала, возникающего после прохождения потока излучения .от контролируемого, объекта через растр анализатора изображения, измеряют относительно сигналов от точечных излучателей, которые предварительно точно маркируют относительно оси анализатора изображения, выявляют наименьпшй измеренньв фазовый сдвиг, устраняют этот наименьший Аазопый сдвиг точным перемещением оптической оси соответствующего маркированного точечного излучателя, а о величине перемещения контролируемого объекта судят по положению оптической оси этого точечного излучателя.

Способ с помощью устройства для измерения перемещений объектов по первому варианту осуществляется следующим образом.

Устройство содержит объектив 1, растровый анализатор 2 изображения, выполненный, например, в виде вращающегося радиально-секторного дис.ка, конденсатор 3, приемник 4 излучения с усилителем, фазометр 5, блок 6 управления, коммутатор 7, маркированные по своему положению в плоскости анализатора 2 точечные излучатели 8 с конденсорами 9 и компенсаторами 10, например, плоско-параллельными пластинками, дополнительные фотолриемники 11, следящие приводы 12, электрически связанные с блоком 6 управления и кинематически связанные с кo ffleнcaтopaми 10, и датчик 13 угла, например, потенциометрнческий.

Точечные излучатели 8 расположены на расстоянии один от другого, равном теоретическому периоду анализатора 2 (фиг. 2) или кратном целому числу его периодов вдоль прямой или окружности, описанной вокруг центра анализатора 2.

Дополнительные фотоприемники 11 оптически сопряжены с соответствующими точечными излучателями 8 и под ключены через ко.ммутатор 7 к фазометру 5,. который электрически связан с фртоприемником 4 и блоком 6 управления.

Вместо нескольких дополнитель- ных фотоприемников может быть использован один многоэлементный фотоприемник, элементы которого оптически сопряжены с соответствующими точечными излучателями. Фазометр 5 имеет счетчик числа полупериодов изменения фазы.

Способ с помощью устройства для измерения перемещений объектов по второму варианту осуществляется следующим образом.

Устройство также содержит объект 1, растровый анализатор 2 изображения, конденсор 3, приемник излучения с усилителем, фазометр. 5, блок 6 управления, коммутатор 7. В качестве маркированных точечных излучателей 8 применен структурированный излучатель с управляемыми зонами свечения, например, жидко кристаллический. В этом варианте устройство снабжено одним дополнительным фотоприемником 11, а следящие приводы 12 и компенсаторы 10 отсутствуют.

Устройство по первому варианту работает следующим образом.

Поток излучения от объекта фокусируется объективом 1 в плоскост растра анализатора.2 изображения, модулируется и через конденсор 3 попадает на фотоприемник 4. Потоки от маркированных точечных излучателей 8 проходят через конденсоры и компенсаторы 10, фокусируются конденсорами 9 в плоскости растра анализатора 2 изображения, модулируются им и направляются на соответствующие дополнительные фотоприеники 11..

В первоначальном положении блок 6 управления черед коммутатор подключает к фазометру 5 сигнал от

донслггаительного фотоприемника 11, оптически сопряженного с первым маркированным точечным излучателем, оптическая ось которого пересекает тот же радиус растра анализатора изоражения 2, что и центр изображения излучающего объекта. При этом разность фаз Дер сигналов от объекта и первого точечного излучателя равна нулю.

При смещении изображения объекта в плоскости растра анализатора 2 изображения возникают фазовые сдвиги л Cf сигнал от объекта относительно фаз сигналов от точечных излучателей 8. Блок 6 управления через KOMNryTaTOp 7 последовательно подключает сигналы от дополнительных фотоприемников 11 к фазометру 5 до тех пор, пока не обнаружится минимальный фазовый сдвиг ,ц , соответствующий сигналу от определенного точечного излучателя 8. Тогда на следящий привод 12 зтого точечного излучателя с блока 6 управления поступит сигнал и соответствующий компенсатор 10 сместит оптическую ось этого дополнительного точечного излучателя так, что она будет пересекать тот радиус анализатора, который пересекает центр изображения объекта В результате указанный фазовьй сдвиг ,ич станет равным нулю и при вод 12 выключится. Отсчет величины перемещения объекта может производиться по шкалам датчика 13 угла или соответствующего компенсатора 10Устройство по второму варианту работает следующим образом.

Коммутатор 7 осуществляет последовательное включение (опрос) зон свечения структурированного излучателя в направлении измерения, блок 6 управления выявляет ту зону свечения структурированного излучателя, для которой имеет место минимальный фазовый сдвиг дд)д;,„ц, и несколько смещает ее путем последовательного включения соседних зон свечения, пока не установится нулевой фазовый сдвиг.

На точность измерения перемещений объектов не оказывают влияния инструментальные и методические погрешности растра анализатора изображения так как отсчет измеряемых величин производится по положению маркированных точечных излучателей.

nuHufl расположения точечных излучателей

7он

НзоВражение излучателя