Сканирующий теодолит Советский патент 1987 года по МПК G01C1/02 

Изобретение относится к оптическим средствам определения координат движущихся объектов при лабораторных испытаниях, а именно для дистанционного бесконтактного определения текущих координат объекта, движущегося на плоскости.

Цель изобретения - упрощение устройства и расширение поля сканирования .

На фиг. 1 изображена конструкция механической части сканирующего теодолита; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг, 3 - форма выполнения передающей оптики с фототранзистором; на фиг, 4 - электронная схема устройства.

Сканирующий теодолит содержит сканер 1, клиноременную передачу 2, электродвигатель 3, входные щелевые диафрагмы 4, окна 5, цилиндрический коаксиальный экран 6,цилиндрическую передающую линзу 7, фототранзистор 8,

К выходам сканера подключены первый и второй входы (фиг, 4) через нагрузочные сопротивления 9 и 10, Импульсный усилитель 11, пороговое устройство 12 и дифференциатор 13 образуют входной измерительный канал электронной схемы. Импульсный усилитель охвачен отрицательной обратной связью автоматического регулирования усиления 14. Это требуется для исключения ошибок измерений из-за изменения крутизны переднего фронта входных сигналов в случае существенного изменения амплитуды измерительных . световых импульсов.

Входной канал опорных импульсов состоит из элементов 15-17.

Общая схема испытаний объектов предусматривает визирование на один или два источника света, установленных на испытываемом объекте. Поэтому в течение каждого цикла сканирования может поступить на измерительный вхо электронной схемы либо один, либо два последовательных сигнала за один цикл сканирования. Для перестройки электронной схемы на разные режимы служит переключатель 18. Функцию селекции измерительных сигналов на первый и второй выполняют счетный триггер 19 и кпючи20 и 21,, Опорным импульсом по установочному входу R счетный триггер устанавливается в состояние Нуль, импульсы с диффе

0

5

ренциатора 13 enie не поступили, поэ тому ключи 20 и 21 закрыты. Первым измерительным импульсом, поступившим с переключателя 18 на счетный вход С двоичного счетного триггера, триггер переходит в состояние Единица. На втором входе ключа 20 появляется отпирающее напряжение и измерительный импульс вьщеляется на выходе ключа. RS-триггеры 22 и 23 по входам S предварительно (одновременно со счетным триггером) установлены в состояние Единица. Первым измерительным импульсом с выхода ключа 20 RS-триггер

5 22 переводится в состояние Нуль. На прямом выходе триггер 22 выраба- тьюается прямоугольный импульс, по длительности равный интервалу времени между очередным опорным и соответствующим ему первым измерительным импульсами.

По второму измерительному импульсу, фронт которого через переключатель режима работы поступает на счетный вход,двоичного счетного триггера, сигнал Единица выделяется на инверсном выходе этого триггера, открывает ключ 21, RS-триггер 23 устанавливается в состояние Нуль и за0 канчивается формирование на его прямом выходе прямоугольного импульса длительностью, равной интервалу времени между опорным и вторым измерительным импульсами .

Таким образом выполняется селекция сигналов на первый и второй, при этом каждый сигнал характеризуется длительностью соответствующих канальных прямоугольных импульсов.

Оба вь0юдных канала электронной схемы одинаковы.

Прямоугольные импульсы на выходах RS-триггеров 22 и 23 по длительности точно-соответствуют измеряемым интервалам времени. Однако для дальнейшей обработки информации необходимо, чтобы площадь прямоугольных импульсов соответствовала их длительности, для этого требуется строго нормировать

0 их амплитуду. Эту функцию выполняют прецизионные нормализаторы 24 и 25 амплитуды в первом и втором каналах соответственно. Эти электронные элементы представляют собой комбикиро55 банные ключи, Которые при наличии прямоугольного импульса на входе подключают выход к источнику 26 стабильного напряжения, а по окончании вход5

0

5

ного прямоугольного импульса соединяют выход с нулевой шиной электропитания .

Элементы 27 и 28 являются активны- ми фильтрами низкой частоты с равно- мерной частотной характеристикой - фильтры Баттерворта. Частота среза этих фильтров назначается равной од- ной четверти частоты сканирования, На выходе такого фильтра формируется аналоговая величина - напряжение, обратное скважности прямоугольных импульсов на входе. Эта безразмерная величина не зависит от нестабильности частоты сканирования.

Аналоговая информация с выходов фильтров Баттерворта поступает на гнезда 29 и 30 аналоговых выходов электронной схемы для подключения, например, самопишущих регистраторов. Выходы фильтров также соединены с входами соответствующих канальных аналого-цифровых преобразователей 31 и 32. Закодированная в цифровом виде информация выводится на гнезда 33 и ЗА цифровых выходов электронной схемы для подключения, например, электронной цифровой вычислительной машины.

В том случае, когда испытания объекта проводятся с одним излучателем, установленным на нем, переключатель 18 размыкают, вследствие этого дифференцированные входные импульсы не поступают на счетный вход триггера 19, постоянно открытым оказывается ключ 20, с него сигналы поступают только в первый выходной канал схемы

Фиг. г

.5 -5

0

5

0

Формула изобретения

1. Сканирующий теодолит, содержащий сканер с оптическим элементом, электроприводом и фотоэлектрическим преобразователем, генератор опорного сигнала и электронную схему обработки входной информации, сопрягаемую с цифровым регистрирующим устройст- O BOM, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства и распшрения поля сканирования, в него дополнительно введены три оптических элемента и три фотоэлектрических преобразователя, сканер выполнен в виде г(илиндрического барабана с четырьмя щелевыми диафрагмами, а также дополнительно введен коаксиальный барабану цилиндрический экран с четырьмя окнами, причем окна и щелевые диафрагмы выполнены по образующей цилиндров и равномерно размещены по окружности, а фотоэлектрический преобразователь выполнен в виде фототранзистора, каждый оптический элемент размещен между приемником и соответствующей щелевой диафрагмой .и выполнен в виде цилиндрической линзы.

2.Теодолит по п. 1, о т л и - чающийся тем, что цилиндрическая линза выполнена в виде диска, ограниченного двумя плоскостями под углом к диаметру диска.

3.Теодолит по пп. 1 и 2, о т л и- чающийся тем, что электронная схема обработки информации подключена к первому входу прецизионного стабилизатора амплитуды, а выход стабилизатора соединен с входом фильтра Баттерворта.

0

5

ue.J

Изобретение относится к оптическим средствам определения коорди-. нат движущихся объектов при лабораторных испытаниях, а именно для дистанционного бесконтактного определения текущих координат объекта, движущегося на плоскости. Цель изобретения- упрощение устройства и расширение поля сканирования. Оптические каналы, по которым проходит свет от внешнего источника до фотоприемника, образованы щелевой диафрагмой 4 в стенке оптического сканера 1, окном 5 в цилиндрическом коаксиальном экране 6, цилиндрической передающей линзой 7 и фототранзистором 8. Свет поступает на один из приемных фототранзисторов 8 в тот момент, когда на одной линии в плоскости сканирования оказываются светящееся тело, входной край щелевой диафрагмы 4 и входная грань цилиндрической передающей линзы 7. Представлена схема преобразования и кодирования сигналов оптического сканера 1. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л to оо 00 оо иг. 1

Sttod

Л:

Редактор А. Шишкина

Составитель А. Капитонова

Техред Н.ГлущенкоКорректор с. Черни

Заказ 7251/35Тираж 676

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное