Устройство для контроля центрировки линз Советский патент 1985 года по МПК G01M11/02 

Изобретение относится к оптико-механической промышленности, в частности к оптическому производству линз (объективов), и может быть использовано для измерения и аттестационного контроля децентрировок линз.

Цель изобретения - повышение точности проводимого контроля центрировки линз (объективов).

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 и 4 - вид пространственного спектра юстировочного сигнала в результате тактовой работы модулятора в положениях О и 90°; на фиг. 5 - блок-схема устройства; на фиг. 6 - диаграммы, поясняющие принцип работы элементов схемы: А - синхронизирующего напряжения .fc, Б - линейно изменяющееся напряжения развертки, В - время-импульсное преобразование; на фиг. 7 - принципиальные схемы аналого-цифрового преобразователя и схема определения количества импульсов.

На фиг. 7 изображено функционирование одного канала при разрешении поиска экстремума децентрировки в том квадрате, где расположен энергетический максимум пространственного спектра юстировочного сигнала; на фиг. 8 - принципиальная схема блока элементов памяти, входящего в состав схемы определения количества импульсов; на фиг. 9 - диаграммы, поясняющие работу блока элементов памяти в схеме определения количества импульсов: А - синхронизирующего напряжения fc, Б - работы сравнивающего устройства при поиске главного энергетического максимума, В и Г - работы ЗК-триггеров, Д - на выходе элемента 2И-НЕ.

Устройство для аттестационного контроля центрировки линзы (фиг. 1) содержит оптически связанные с источником 1 монохроматического излучения коллиматор 2 с тест-объектом 3 сканирующего типа, держатель 4 оправы с центрируемой линзой 5, объектив 6, матрицу 7 фотоприемников S - 84 и осевой фотоприемник 9, блок 10 управления и синхронизации, блок 11 индикации, электропривод 12, кинематически связанный с держателем 4 (фиг. 2) и механическим коммутатором 13 переключателей 14 .-H/j каналов.

Блок 10 управления и синхронизации (фиг, 5) включает в себя синхронизатор (нуль-орган) 15, генератор 16 развертки, генератор 17 5-импульсов, схему 18 определения количества импульсов (фиг. 6 и 7), четыре аналого-цифровых преобразователя 19i-194 (фиг. 6), фотопреобразователь 20, усилитель 21, пороговый элемент 22 и счетный триггер 23 модуляции.

Каждый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) (фиг. 6) содержит

устройство 24 сравнения (фиг. 7), элемент ЗИ-НЕ 25 и счетчик 26.

Схема 18 определения количества импульсов (фиг. 6) содержит мультиплексоры (фиг. 7), дешифратор 28, распределитель 29 и блок 30 элементов памяти. Блок 30 элементов памяти (фиг. -7) содержит делитель 31 (фиг. 8), управляемые ключи 32i и 322, два ЗК-триггера 33 и 33 с защитными диодами 34, и 34, подключенными к 3-входам триггеров, и элемент 2И-НЕ 35, выходом подключенный к стробирующим S-входам мультиплексоров () - (27). Логический нуль на выходе элемента 2И-НЕ 35 обеспечивает

разрешение тактирования по А -входам мультиплексоров (фиг. 7), а логическая единица - запрещает.

Механические коммутаторы (фиг. 6 и 7) обеспечивают последовательную коммутацию фотоприемников 8i-84 (фиг. 5) при

мед ленном вращении электропривода 12 (фиг. 1 и 2) и прокрутке на один оборот оправы с линзой 5.

Резистор 36 (фиг. 7), подключенный к источнику питания, обеспечивает формирование логической единицы на третьем входе элемента ЗИ-НЕ 25 при включении очередного переключателя каналов из группы переключателей 14, включаемого кулачком коммутатора 13 (фиг. 2).

Юстировочный сигнал, формируемый

прямоугольной щелевой диафрагмой, например 3, приобретающей оптическую прозрачность в тактовый период модуляции образует на матрице 7 (фиг. 3) фотоприемников последовательность энергетических максимумов, расположенных ортогонально ориентации щелевой диафрагмы,, причем размер пространственного, спектра согласовывается с геометрическими размерами матрицы с помощью объектива 6 (фиг. 1).

Счетный триггер 23 (фиг. 3-5) обеспечивает модуляцию изображения юстировочного сигнала таким образом, что в первый тактовый период коммутируются (становятся оптически прозрачными) щелевые диафрагмы, расположенные вертикально, а во второй тактовый период - горизонтально

(фиг. 4).I

При децентрировке линзы главный энергетический максимум располагается на матрице фотоприемников, например, в точке Ot в первый тактовый период модуляции (фиг. 3)

и в точке QI во второй тактовый период

(фиг. 4).

При вращении линзы 5 (фиг. 1 и 2), имеющей децентрировку оптической оси относительно герметрической оси вращения посадочного диаметра линзы, главный энергетический максимум перемещается по замкнутой траектории с радиусом-вектором р, определяющим величину децентровки с составляющими проекцией этого, радиуса на оси X-Y; Рх и j3y

+ pf.

Форма замкнутой кривой траектории определяет составляющую децентрировки. Например, если Р const, то тангенциальная составляющая децентрировки равна нулю, а величина р определяет эксцентриситет. При i - О децентрировка отсутствует.

Синхронно с линзой 5 осуществляется поворот кулачка механического коммутатора 13 (фиг. 2 и 5), посредством переключателей 14д-14, срабатывающих последовательно, осуществляется подключение фотоприемников (фиг.5), а в каждом из квадрантов - поиск и измерительный анализ, экстремального значения радиуса-вектора р главного энергетического максимума, причем числовые значения проекций этого вектора Рх и Ру высвечиваются динамическими индикаторами блока 11 индикации, и передаются на цифропечать.

Устройство работает следующим образом.

Пусть положение главного энергетического максимума юстировочного сигнала в результате децентрировки линзы 5 соответствует точке Oj на матрице 7 фотоприемников (фиг. 3 и 4). Механическим переключателем 14, (фиг. 5) обеспечивается подключение квадранта, например, с фотоприемниками 8i (фиг. 5). При больщем радиусевекторе р на этод фотоприемник попадает больщее число энергетических максимумов, симметрично отстоящих от главного максимума в точке Oj, а уровень электрического сигнала преобразования

,(1)

где фь- световой поток;

Uj, - уровень напряжения, соответствует интегральной сумме освещенности (фиг. 6, диаграмма Б). В первый тактовый период модуляции тест-объекта 3 (фиг. 7) линейно изменяющееся напряжение генератора 16 развертки (фиг. 6, диаграмма Б), синхронизированного импульсами с выхода нуль-органа 15 (фиг. 7), сравнивается в устройстве 24 сравнения АЦП 19t (фиг. 7). С момента срабатывания устройства 24 сравнения в точке т (фиг. 6, диаграмма Б) осуществляется заполнение периода -импульсами (фиг. 6, диаграмма Б) посредством синхронизированного генератора 17 и-импульсов и элемента ЗИНЕ 25. б-импульсы заполняют счетчик 26 в каждый полупериод синхронизирую1дего напряжения it (фиг. 6, диаграмма А), и по замкнутым контактам переключателя 14 (фиг. 5 и 7) кодовое значение записанного числа по щинам а, б, в, г воздействует на D-входы мультиплексоров 27i-27 схемы 18 определения количества импульсов (фиг. 7).

Одновременно на тактирующие Aj-АЗВХОДЫ му.тьтиплексоров поступают импульсы с At -выходов распределителя 29. При этом каждый мультиплексор подключает к с выходу инвертированный сигнал с того входа, номер которого соответствует десятичному эквиваленту тактирующего кода 1-2-4, поступающего на Ai-входы. Таким образом, дешифратор 28 преобразует кодовую цифровую информацию счетчика 26, нанример, в

П Uо

семисегментныи код, используемый для индикации семисегментного индикатора в тактовый период разрещения триггером 23 (фиг. 7). Осуществляется преобразование проекции величины радиуса-вектора (фиг. 3)

2 например, Ру в цифровую величину, индицируемую в динамическом режиме соответствующим цифровым индикатором (или индикаторами). Эта информация может быть использована и для записи на цифропечать.

0 Схемой 18 определения количества им. пульсов выбирается экстрема«чьное число импульсов (фиг. 6, диаграмма В), соответствующее периоду Т, ТИК как коэффициент деления распределителя 29 на А -выходах

выбран в соответствии с периодом t, и на выходах мультиплексоров (на входах утещифратора 28) возникает код счетчикд 26 соответствующий числу импульсов за период Ч (фиг. 6, диаграмма Б).

Аналогично осуществляется измерение

0 проекции величины радиуса-вектора fy. (фиг. 4) при переключении триггера 23 импульсом нулевого перехода синхронизирующего напряжения с выхода нуль-органа 15 (фиг. 5) во второй тактовый период модуляции (полупериод синхронизирующего напряжения f). При этом осуществляются разрешение триггером 23 по его входу индикации второго цифрового индикатора (индикаторов) блока 11 индикации (фиг. 7) п высвечивание соответствующей цифры 0 (цифр) в динамическом режиме.

Таким образом, в динамическом состоянии первый индикатор (первая группа) индиц.ирует число, соответствующее у-составляющей децентрировкп. а второй индикатор (вторая группа) - число, соответствующее х-составляющей децентрировкп.

При медленном вращении децентрированной линзы 5 (например, с частотой ) главный энергетический максимум в точке

0 01 может описывать траекторию типа окружности, при котором аналоговая цифра N в начале движения равна аналоговой пиф ре Ny в конце четверти окружности, т.е. индикатор одной группы индицирует убывающую последовательность по закону синуса,

5 а индикатор другой группы - возрастающую последовательность О-N.

При равенстве NX Ny делдют .чаключение о наличии только тангенцнальн-:);-; соетавляющей децентрировки, а по величине аналогового числа - о величине эксцентриситета.

Блок 30 элементов памяти (фиг. 7 и 8) обеспечивает разрешение измерения только в том квадранте, где расположен главный энергетический максимум юстировочного сигнала, формируя на стробирующем S-BXOде мультиплексоров 27 схемы 18 определения количества импульсов разрушающий их работу логический нуль.

- При переключениях триггера 23 модуляции тест-объекта 3, которые осуществляются импульсами нулевого перехода синхронизирующего напряжения ft (фиг. 3 и 4), формируемыми нуль-органом 15 (фиг. 5) делитель 31 (фиг. 8) осуществляет деление на i и формирование импульса R(,-c6poca в каждой группе пар тактовых периодов модуляции. Если в данной паре тактовых периодов имеет место последовательное срабатывание элемента 24 сравнения (фиг. 8 и 9, диаграмма Б), что может быть только в случае наличия главного энергетического максимума в данном квадранте (например, в квадранте (8j) (фиг. 3 и 4), то логическая единица с выхода элемента 24 сравнения при его срабатывании поступает последовательно через защитные диоды 34, и 34 на 5-входы, ЗК-триггеров 33i и 33, а отрицательные перепады напряжений с выхода элемента ЗИ-НЕ 25 поступают через последовательно коммутируемые ключи 32i и 32 на тактирующие С-входы этих триггеров.

При этом ЗК-триггеры 33i и ЗЗг. переходят в состояние Q (1) (фиг. 9, диаграммы В и Г), что определяет логический нуль на выходе элемента 2И-НЕ 35 (фиг. 9, диаграмма Д) в группе последовательных пар периодов модуляции, соответствующих периоду задаваемому коэффициентом деления i делителя 31, после чего производится сброс по Rt-входам упомянутых ЗК-триггеров (фиг. 8, диаграммы В и Г). На стробирую щем S-входе мультиплексоров 27j: обеспечено разрещение из работы логическим нулем. При отсутствии последовательной коммутации в каждой паре периодов модуляции в выбранном примере в квадрантах ()

5 второго срабатывания устройства 24 сравнения не происходит (либо ни одного срабатывания, например, в квадранте (8), и на входах, элемента 2И-НЕ 35 формируется разноименность либо логические нули, а на его выходе - логическая единица, что запрещает работу мультиплексоров 27,; и, следовательно, индикация отсутствует. При отсутствии децентрировок линзы главный энергетический максимум проецируется на центральном фотоприемнике 9

5 (фиг. 5) матрицы 7. Фотопреобразователем 20 осуществляется формирование электрического сигнала, который усиливается усилителем 21 И: поступает на пороговый элемент 22, срабатывающий только при соответствующем уровне напряжения преобразованного главного энергетического максимума. При этом в блоке 11 индикации третий индикатор показывает состояние центрировки. К- /( Фиг. г

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЦЕНТРИРОВКИ ЛИНЗ, содержащее оптически связанные с источником монохроматического излучения коллиматор с тестобъектом, держатель оправы линзы, кинематически связанный с электроприводом, микрообъектив, матрицу фотоприемников с периферийными и центральными фотоприемниками, электрически связанными с блоком управления, содержащим фотопреобразователь, индикатор развертки, усилитель, генератор б-импульсов, синхронизатор, пороговый элемент и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, тест-объект выполнен в виде двухщелевой диафрагмы с изменяющейся ориентацией щели по горизонтали и по вертикали, а в блок управления введены схема определения количества импульсов, четыре аналого-цифровых преобразователя, распределитель и съемный триггер, при этом центральный фотоприемник матрицы соединен через последовательно включенные фотопреобразователь., усилитель и пороговый элемент с блоком индикации, а каждый аналого-цифровой преобразователь выполнен в виде последовательно соединенных устройства сравнения, подключенного одним входом к выходу генератора развертки, другим - к выходам периферийных фотоприемников, объединенных по четвертям круга, образованного фотоприемником, матрицы, элемента ЗИ-НЕ, который вторым входом соединен с генератором б-импульсов, а третьим через коммутатор - с источником питания, счетчика, R-входом сброса соединенного с синхронизатором, а выходами через коммутатор - с информационными входами четырех мультиплексоров схемы определения -количества импульсов, включающего также распределитель, подключенный i к генератору б-импульсов, а выходами - к тактирующим входам мультиплексоров (Л дешифратора, включенного между выходом мультиплексоров и входами блока индикации и блока памяти, выполненного на базе делителя, двух ключей, двух ЛК-триггеров и элемента 2И-НЕ, входом подключенного к выходам ЗК-триггеров, а выходами - к S-входу стробирования мультиплексоров, при этом тактирующие входы ЗК-триггеров через управляемые ключи, 71-входы через со защитные диоды соединены соответственно О5 с выходом элемента ЗИ-НЕ и выходом уст сд ройства сравнения аналого-цифрового преобразователя, а R-входы сброса объединены и через делитель подключены к счетному триггеру, выходами соединенному с управляющими входами ключей, входами блока индикации и тест-объекта, а входом - с выходом синхронизатора, объединенного с входом генератора с -импульсой.

я - сброс

30

с 3

ff

-ее

I I

I

L.

Л

I I I

и и

,

.J

Фиг. 7

I/

(Puz.8