Способ определения расстояния до поверхности объекта и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК G01B11/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение при создании средств для. контроля удаленности объектов. Целью изобретения является расширение диапазона измерений.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит последователь- но расположенные источник 1 св.ета, первый объектив 2, точечную диафрагму 3 аксикон 4, светоделитель 5, второй оЬъектив 6, в задней фокальной плоскости которого расположена диафрагма 7, линейный позиционно-чувствитель- ный фотоприемник 8 и блок 9 электронной обработки.

Способ реализуется посредством устройства следующим образом.

Первый объектив 2 фокусирует излучение источника 1 на точечное отверстие диафрагмы 3. Возникающее за диафрагмой дифракционное поле состоит из совокупности осесимметричных рас- ходящихся парциальных пучков, каждому из которых соответствует определенная длина волны. Аксикон 4 - тело вращения конической формы - отклоняет падающий на него под углом о/ световой пучок длины волны А в сторону оптической оси, причем сохраняет его гомоцентричность. Точка фокусировки пучка однозначно связана с углом d его падения на аксикон. По- этому в каждой точке на оси системы фокусируется спектральная компонента определенной длины волны А. Второй Объектив 6 выбран таким образом, что его заднее фокусное расстояние много меньше расстояния до поверхности, что соответствует телескопическому ходу лучей в пространстве предметов. Оптимальным образом данному условию удовлетворяют линзы, изготовленные из отрезков самофокусирующих градиентных моноволокон - граданов, выполненных в Форме прямого кругового цилиндра диаметром 0,8 - 1,5 мм и длиной 4-5 мм. При этом для различных вариантов волокон Обеспечивается фокусное расстояние от ± со до долей миллиметра при большой (до 0,66) чис .повой апертуре. Изображение поверхности формируется в задней фокальной плоскости этого объектива. Диафрагмой 7 пропускается только центральная часть изображения, содержащая сфокусированную компоненту и частичные потоки с другими длинами волн. В дальней зоне диафрагмы 7 образуется дифракционная картина в виде спектра, которая проектируется на линейный фотоприемник 8, например линейку ПЗС, диссектор, линейку фотодиодов и т.п. Амплитуда выходного сигнала фотоприемника является функцией координаты светочувствительной площадки. Поэтому в блоке 9 электронной обработки по положению максимума амплитуды однозначно определяют длину волны спек- тральной компоненты и соответствующее ей расстояние до поверхности объекта .

Формула изобретения

1.Способ определения расстояния до поверхности объекта, заключающийся в том, что формируют сходящийся световой поток, освещают им поверхность контролируемого объекта, формируют изображение освещенного участка поверхности, осуществляют анализ изображения

и по параметру светового излучения определяют расстояние до поверхности, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, формируют поток с радиально симметричным спектральным распределением, при освещении поверхности фок 1 сируют спектральные компоненты светового потока вдоль оси потока, при анализе изображения спектрально разлагают изображение, определяют распределение интенсивности в спектре и фиксируют спектральную компоненту с максимальной интенсивностью, а в качестве параметра светового излучения выбирают длину волны зафиксированной спектральной компоненты. I

2.Устройство для определения расстояния до поверхности объекта, содержащее расположенные вдоль оптической оси источник света, первый объектив и светоделитель, оптически связанные с светоделителем и последовательно установленные второй объектив, диафрагму и фотоприемник, и блок электронной обработки, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, первый объектив размещен между источником света и светоделителем, устройство снабжено последовательно расположенными вдоль оптической оси между.пер515626896

вым объективом и фотоприемником то-аксикона, аксикон ориентирован так,

чечной диафрагмой и аксиконом, точеч-что его ось совпадает с оптической

ная диафрагма установлена в плоское-осью устройства, а фотоприемник выти изображения первого объектива иполней линейным позиционно-чувствиоптически сопряжена с входным торцомтельным.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при контроле удаленности объектов. Целью изобретения является расширение диапазона измерений. Путем фокусирования объективом 2 света от источника 1 на точечную диафрагму 3 за ней создают дифракционное поле с радиально симметричным спектральным распределением пучков. Пучок поля отклоняется аксиконом 4 в сторону оптической оси, что обеспечивает каждой спектральной компоненте свое расположение точки фокусировки на оси. Сформированным таким образом сходящимся пучком освещают поверхность объекта и в задней фокальной плоскости объектива 6 формируют ее изображение. Диафрагмы 7, пропуская только центральную часть изображения, обеспечивают получение в дальней зоне дифракции картины в виде спектра, который проектируется на линейный фотоприемник 8. В блоке 9 определяется длина волны спектральной компоненты, имеющей максимальную интенсивность, по которой определяется расстояние до объекта. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.