Способ определения неоднородности отражающей поверхности Советский патент 1987 года по МПК G01B21/30 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть исполь зовано для определения геометрии рельефа и неоднородности отражающей поверхности.

Цель изобретения - повышение достоверности определения неоднородности отражающей поверхности путем измерения ее оптической характеристики при разных углах поля зрения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - диаграмма трех параллельных процессов считывания электрического сигнала.

Устройство содержит полевую диафрагму 1, ограничивающую угол поля зрения спектрометра, генератор 2, связанный с диафра.г- мой , коллиматор 3, фокусирующий отраженный световой поток, светоделительную систему 4, последовательно соединенные блок 5 спектральных фильтров, приемник 6, считывающий блок 7, синхронизатор 8 с за- держкой, соединенный с полевой диафрагмой 1, и вычислительный блок 9, соединенный со считывающим блоком 7.

Способ осуществляют следующим образом.

Отраженное излучение, восходящее от освещенной отражающей поверхности 10, проходит через зрачок полевой диафрагмы 1, диаметр которого меняется с частотой колебаний, источником которых служит генератор 2, затем излучение собирается коллиматором 3, разбивается на лучи равной интенсивности светоделительной системой 4, после чего лучи проходят через блок 5 спектральных фильтров, откуда отфильтрованное в соответствующих спектральных диапазонах излучение попадает на приемник 6, где преобразуется в электрические сигналы, считывание которых производится считывающим блоком 7, причем осуществляется как минимум три параллельных процесса считывания с фазами {KV}, {j,+ , {JT+KV} (фиг. 2), где , 1, 2,...,п; V - частота изменения диаметра зрачка полевой диафрагмы 1 (угла поля зрения).

Частота изменения диаметра зрачка полевой диафрагмы 1 выбрана на порядок ниже обратной величины постоянной времени приемника 6 для надежного различения двух 1юследовательно считываемых с данной частотой значений сигнала и связана с постоянной времени приемника 6 соотношением (lOjCT).

Каждое из трех параллельных считываний зарегистрированного сигнала соответствует определенному углу поля зрения спектрометра и, следовательно,определенным фазам считывания сигнала для каждого угла. Например, если измерения производятся при минимальном угле поля зрения, то считывание с фазами {KV}, где /(, 2,...,«, составляет объем выборки, получаемой при ми

0

5

5

0

нимальном угле, а при максимальном угле объем выборки ограничен считыванием с фазами KiV-i-J/, где /(1, 2,...,п, и т. д. В каждом отдельном случае объем выборки состоит из п считанных значений сигнала, так как каждое значение угла, при котором производится измерение, повторяется периодически п раз, т. е. объект измеряется п раз при каждом данном значении угла поля зрения спектрометра вследствие того, что каждое из 3-х значений угла повторяется п раз. Таким образом, выборка для каждого из трех углов поля зрения имеет объем п, но эти выборки отличаются последовательностями считывания {KV}, (KV+, (KV+Jf, где

, 2,-..,п. Для каждой длины волны и для каждой из высот производится не менее трех последовательностей измерений, соответствующих отмеченным фазам, а следовательно, производится как минимум три выборки каждая объемом п. Затем находят среднее и среднеквадратичное отклонение для каждой из трех выборок объемом п. Далее по полученным трем средним значениям при каждом спектральном диапазоне получают одно средневзвещенное значение, весовые множители которого определяются по формуле усреднения неравноточных рядов измерений (в данном случае имеем три неравноточных ряда измерений, соответствуюш,их трем значениям угла поля зрения).

По результатам считываний в устройстве 9 вычисляются среднеквадратичное отклонение а,- и среднее значение S, для каждого считывания, где , 2, 3. В результате вычисляются взвешенная сумма (a) X

X S/|20(f, и значение (2cr7) , затем

t.

5 вычисляются коэффициенты вариации, равные для разных высот Н регистрации над поверхностью 10 во всех спектральных диапазонах.

Для каждой высоты съемки и спектрального диапазона в конечном итоге вычисляется одно значение коэффициента вариации.

Значения коэффициента вариации для каждой высоты усредняются по всем спектральным диапазонам, при которых он вычисляется. В результате получается таблица высотной изменчивости коэффициента вариации. Затем из максимального значения коэффициента вариации вычитается .минимальное его значение. Полученное число и определяет степень неоднородности ности объекта по известным таблицам.

Формула изобретения

Способ определения неоднородности отражающей поверхности, заключающийся в том, что освещают отражащую поверхность световым потоком, принимают с заданным углом поля зрения световой поток, отражен0

0

5

0

5

ный от поверхности, фокусируют его в плоскости регистрации, производят фильтрацию отраженного светового потока в различных спектральных диапазонах, преобразуют световой поток каждого спектрального диапазона в электрический сигнал, регистрируют электрические сигналы каждого спектрального диапазона на различных уровнях высоты над отражающей поверхностью, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения неоднородности отражающей поверхности, производят периодическое изменение отраженного светового потока путем изменения угла поля зрения от максимального до минимального значения при приеме, для каждого спектраль

ного диапазона и для каждого уровня высоты над отражающей поверхностью производят не менее трех последовательностей измерений электрических сигналов с фазами {/(V}, {KV+n/2}, KV+Jll которые соответствуют минимальному, промежуточному и максимальному значениям углов поля зрения соответственно, где V - частота изменения угла поля зрения, К, 2,...,п затем повторяют указанные операции для каждого спектрального диапазона и для каждого уровня высоты над отражающей поверхностью, усредняют результаты измерений, и используя полученные величины,- по известной зависимости определяют неоднородность отражающей поверхности.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для определения геометрии рельефа и неоднородности отражающей поверхности. Цель изобретения - повышение достоверности определения неоднородности отражающей поверхности путем измерения ее оптической характеристики при разных углах поля зрения. Отражающую поверхность освещают, отраженное излучение фильтруют блоком 5 спектральных фильтров, полевая диафрагма периодически изменяет угол поля зрения при приеме отраженного излучения, при каждом угле зрения п раз производится считывание электрического сигнала, в который преобразуется отраженный световой поток, фаза которого {KV}, {/(, KV+Jf соответствует минимальному, промежуточному и максимальному значениям угла поля зрения, где К- 1, 2,...,п, V - частота изменения угла поля зрения, данные операции выполняют на разных уровнях высоты над отражающей поверхностью и для каждого спектрального диапазона, производят статистическую обработку полученных данных и по известной зависимости определяют неоднородность отражающей поверхности. 2 ил. ю (Л JO М 1Г 9 1 i А в фиг. 2 СО Ю О 05 С5 Oi fpiya. /