Устройство для измерения расстояния до отражающей поверхности Советский патент 1987 года по МПК G01B21/08 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения расстояния до отражающей поверхности, например, при измерении воздушных промежутков между оптическими компонентами.

Цель изобретения - расширение диапазона измерения за счет фокусировки по нескольким расфокусировоч- ным кривым,

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит оптически связанные блок 1 формирования изображения диафрагмы, состоящий из источника 2 света, щелевой диафрагмы 3 светоделительного элемента 4, кол- лимирующего объектива 5, фокусирующего объектива 6, фотопреобразователя 7, выполненного в виде прибора 8 с зарядовой связью (ПЗС) и узел 9 опроса, узла 10 выборки, вход которого подключен к выходу ПЗС 8, выходы узла 9 опроса соединены с входами ПЗС 8 и узла 10 выборки, последовательно соединенные полосовой фильтр 11, детектор 12, фильтр 13 нижних частот, последовательно соединенные полосовой фильтр 14, детектор 15, фильтр 16 нижних частот, входа полосовых фильтров 11 и 14 подключены к выходу узла 10 выборки, сумматор 17 входы которого подключены к выходу фильтров 13 и 16 нижних частот, блок 18 регистрации, вход которого подключен к выходу сумматора 17, привод 19, кинематически связанный с фокусирующим объективом 6, индикатор 20 положения, связанный с приводом 19.

Измеряется рас стояние. до элемента 21 с отражающей поверхностью.

.Устройство работает следующим образом.

Световой поток, формируемый истоником 2 света, входящим в блок 1 формирования изображения диафрагмы, освещает щелевую диафрагму 3. Изобржение щелевой диафрагмы 3 с помощью светоделительногч.1 элемента 4, колли мирующего объектива 5, фокусирующег объектива 6 строится на отражающей поверхности элемента 21 и в обратно ходе, с помощью фокусирующего объектива 6, коллимирующего объектива 5 строится на светочувствительной поверхности ПЗС 8, входящего в фотопреобразователь 7.

Узел 9 опроса периодически формирует импульсы опроса ПЗС 8. На выходе ПЗС 8 периодически формируются импульсы, огибающая которых пропорциональна распределению освещенности по светочувствительным площадкам

ПЗС 8. Импульсы, снимаемые с выхода ПЗС 8, поступают на вход узла 10 выборки, на управляющий вход которого поступают синхронизирующие импульсы с узла 9 опроса. На выходе узла 10 выборки формируется видеосигнал сложного спектра, амплитуда которого пропорциональна распределению освещенности по светочувствительным площадкам

ПЗС 8.

Видеосигнал поступает на входы полосовых фильтров 11 и 14, выделяющих две гармонические составляющие, которые детектируются детекторами 12

и 15, сглаживаются фильтрами 13 и 16 нижних частот и поступают на вход сумматора 17, выходной сигнал с которого фиксируется блоком 18 регистрации .

Частота настройки полосового

фильтра 11 выбирается исходя из необходимой разрешающей способности устройства. Частота настройки полосового фильтра 14 выбирается исходя

из необходимого диапазона измерений. При совмещении плоскости изображения диафрагмы 3 с отражающей поверхностью элемента 21 на выходе фильтров 13 и 14 нижних частот формируются максимальные сигналы.

При смещении отражающей поверхности элемента 21 относительно плоскости изображения щелевой диафрагмы 3 вначале уменьшается сигнал, формируемый на выходе фильтра 13 нижних частот, затем начинает уменьшаться сигнал, формируемый на выходе фильтра 16 нижних частот.

Так как сигналы с выходов фильтров 13 и 16 нижних частот суммируются сумматорами 17, 10 при смещении отражающей поверхности элемента 21 относительно плоскости изображения щелевой диафрагмы 3, на выходе сумматора 17 формируется напряжение, изменяющееся вначале по расфокуси- ровочной -кривой для высокой пространственной частоты, определяемой частотой настройки полосового фильт

pa 11, a затем по расфокусировочной кривой для низкой пространственной частоты, определяемой частотой настройки полосового фильтра 14, что обеспечивает высокую чувствительност устройства при нахождении отражающей поверхности, вблизи плоскости формирования изображения диафрагмы 3 и расширенный диапазон смещения от- ражающей поверхности, при котором сигнал, фиксируемый блоком 18 регистрации, не равен нулю.

При измерении смещения отражающей поверхности элемента 21 переме- щают фокусирующий объектив 6 приводом 19 до положения, при котором блок 18 регистрации зафиксирует максимальную величину. Положение фокусирующего объектива 6 при максималь- ном показании блока 18 регистрации фиксируется индикатором 20 положения по показаниям которого судят о расстоянии до отражающей поверхности ; элемента 21..

Настройка устройства может осуществляться путем установки эталонного элемента 21 с отражающей поверхностью, т.е. измерения могут проводится относительно эталонного началь ного положения.

Использование устройства позволяет расширить диапазон измерения за

Редактор С.Патрушева

Составитель Е.Щелина Техред Л.0лийньж

Заказ 5249/ДОТираж 677Подписное

ВНИИПИ 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

счет использования нескольких расфо- кусировочных кривых, соответствую- Ецих высокой и низкой пространственным частотам анализа.

Формула изобретения

Устройство для измерения расстояния до отражающей поверхности содержащее оптически связанные блок формирования изображения диафрагмы, фотопреобразователь, привод, связанный с блоком формирования изображения диафрагмы, индикатор положения, связанный с приводом, блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, оно снабжено двумя параллельными каналами, каждый из которых выполн ен в виде последовательно соединенных полосового фильтра, да- тектора, фильтра нижних частот, входы полосовых фильтров подключены к выходу фотопреобразователя, сумматором, входы которого подключены к выходам фильтров нижних частот, блок регистрации подключен к выходу сумматора, фотопреобразователь выполнен в виде прибора с зарядовой связью и узла опроса, связанного с прибором с зарядовой связью.

Корректор М.Максимишинец

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение диапазона измерения за счет фокусирования по нескольким рас- фокусировочным кривым. Блок 1 формирования изображения диафрагмы формирует отраженное от отражающей поверхности элемента 21 изображение щелевой диаграмм 3. Фотопреобразователь 7, выполненный в виде прибора 8 с зарядовой связью, управляемого узлом 9 опроса, периодически формирует видеосигнал. Высокочастотная и низкочастотная гармонические составляющие периодического видеосигнала выделяются полосовыми фильтрами 11, 14, детекторами 12, 15, фильтрами 13, 16 нижних частот и суммируются сумматором 17. Выходное напряжение сумматора фиксируется блоком 18 регистрации. При смещении отражающей поверхности элемента 21 перемещают фокусирующий объектив 6 приводом 19 до положения, при котором блок 18 регистрации фиксирует максимальную величину сигнала. Положение привода 19 фиксируется индикатором 20 положения. 1 ил. (Л с: 00 ел