Фотоэлектронное измерительное устройство Советский патент 1990 года по МПК G01B11/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоколлиматорах для измерения углового положения объекта по двум координатам.

Цель изобретения - повышение ий- формативности путем измерения поло- жения объекта по двум координатам.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - взаимосвязь элементов матрицы свето- водов с фотоэлектрическими преобразователями координат по осям X и Y.

Устройство содержит матрицу световодов 1, содержащую равное количество столбцов и строк световодов, фото- электрические преобразователи 2 и 3 координат по осям X и Y соответственно.

Фотоэлектрический преобразователь

2координаты по оси X выполнен в виде группы 4 из п-1 фотоприемников и группы 5 из m фотоприемников, дискриминаторов 6 и 7, входы которых подключены к группам 4 и 5 фотоприемников, а один из выходов дискримина- тора 7 подключен к одному из входов дискриминатора 6, дешифраторов 8 и 9, входы которых подключены к выходам дискриминаторов 6 и 7, а также сумматора 10, вход которого подключен к выходам дешифраторов 8 и 9.

Фотоэлектрический преобразователь

3координаты по оси Y выполнен в виде группы 11 из п-1 фотоприемников

и группы 12 из m фотоприемников, диск

риминаторов 13 и 14, входы которых подключены к группам 11 и 12 фотоприемников соответственно, а один из выходов дискриминатора 14 подклю

5

0

$

- 5

0

5

чей к одному из входов дискриминатора 13, дешифраторов 15 и 16, входы которых подключены к выходам дискриминаторов 13 и 14, а также сумматора 17, вход которого подключен к выходам дешифраторов 15 и 16.

Матрица 1 световодов выполнена в виде двух групп 18 и 19 световодов, входные торцы которых расположены в шахматном порядке с чередованием световодов двух групп 18 и 19 (световоды из группы 19 на чертеже заштрихованы).

В каждой строке и столбце световоды 18 и 19 двух групп образуют m .участков с равным количеством п световодов каждой группы. Световоды 18 и 19 нечетных строк, расположенные в одном столбце, оптически связаны с одним из соответствующих фотоприемников из групп 4 или 5, при этом второй и последующие световоды 18 каждого из m участков оптически связаны соответственно с первым и последующим фотоприемниками группы 4 фотоприемников, световоды 19 каждого из m участков оптически связаны с соответствующим каждому участку фотоприемником группы 5 фотоприемников, первые световоды 18 в калздом из m участков- оптически связаны с соответствующим каждому участку фотоприемником группы 5 фотоприемников. i(

Световоды 19 для первого и последующих т-1 участков матрицы 1, образованных ее четными строками, оптически связаны с первым и последующим т-1 фотоприемниками группы 12 фотоприемников, световоды 18 первой четной строки для каждого из m участков матрицы 1 оптически связаны с соответствующим фотолриемником группы 112 фотоприемников, световоды 18 второй и последующих четных строк матрицы 1 для каждого из m ее участков оптически связаны с первым и последующими фотоприемниками группы 11 фотоприемников. Для обеспечения работоспособности устройства при из-, мерении углового положения объекта . необходимо, чтобы ширина S перекрестия автоколлимационной марки удовлетворяла условию

S (2-8) d,

где d - диаметр световода.

Длина штриха 1 перекрестия автоколлимационной марки должна удовлетворять условию:

1 (3-7) S.

Устройство работает следующим образом.

На матрице 1 световодов оптической системой автоколлиматора, в котором может быть использовано предложенное фотоэлектронное устройство, формируется изображение перекрестия, которое в общем случае засвечивает своим вертикальным штрихом световоды 18 и 19 двух соседних участков каждой нечетной строки и своим горизонтальным штрихом - световоды 18 и 19 четных строк двух соседних участков.

В этом случае на один или несколько фотоприемников группы 4 с каждой нечетной строки по световодам 18 поступают световые сигналы, превышающие пороговые, а на один или два фотоприемника группы 5 по световодам 19 и первому световоду 18 засвеченного участка световодов также поступают световые сигналы. Сигналы с фотоприемников группы 5 поступают в дискриминатор 7, где из них выделяется по амплитуде сигнал, соответствующий только изображению вертикального штриха, а также определяется сигнал с фотоприемника, имеющего наибольший порядковый номер..

Одновременно с дискриминатором 7 на вход дискриминатора 6 поступает сигнал запрета на прохождение в схему дискриминатора 6 нескольких сигналов с засвеченных фотоприемников группы 4, имеющих наибольшие порядковые номера.

Количество фотоприемников группы 4, прохождение сигналов с которых в дискриминатор-6 запрещается сигналом с дискриминатора 7, определяется со10

отношением

dd - О5

0

5

0

0

5

0

Одновременно с этим со световодов 18 и 19 четных строк, засвеченных горизонтальным штрихом изображения пе-« рекрестия в группу 11 фотоприемников по световодам 18 могут поступать световые сигналы выше порогового значения, при этом с выходов этой группы 11 фотоприемников электрические сигналы поступают в дискриминатор 13, а в группу 12 фотоприемников по световодам 19 четных строк двух соседних участков световодов и световодам 18 первой четной строки одного из соседних участков поступят световые сигналы, превышающие пороговое значение, при этом с двух фотоприемников; группы 12 электрические сигналы поступают в дискриминатор 14. Раблта дискриминатора 14 аналогична работе дискриминатора 7.

Сигналы с дискриминаторов 6 и 7, а также 13 и 14 поступят на входы соответствующих дешифраторов 8 и 9, а также 15 и 16, где они преобразуются в двоичные коды, соответствующие номерам фотоприемников групп 4 и 5, а также 11 и 12, сигналы с которых прошли через дискриминаторы 6 и 7, а также 13 и 14. Двоичные коды с выходов дешифраторов 8 и 9, а также . 15 и 16 складываются в соответствующих сумматорах 10 и 17.

Таким образом, при формировании 5 изображения перекрестия на матрице 1 световодов, на выходах сумматоров 10 и 17 формируются двоичные коды, однозначно соответствующие максимальным координатам X и Y, засвеченных световодов 18 и 19.

Формула изобретения

Фотоэлектронное измерительное устройство, содержащее волоконно-оптический линейный преобразователь в виде размещенных в одну линию с последовательным чередованием световодов двух групп, образующих ш участков с

7157

равным количеством п световодов каждой группы, фотоэлектрический преобразователь координаты по оси X, выполненной в виде одной группы из п-1 фотоприемников и второй группы из m фотоприемников, первого и второго дискриминаторов, входы которых подключены соответственно к первой и второй группам фотоприемников, а один из выходов второго дискриминатора подключен к одному из входов первого дискриминатора, первого и второго дешифраторов, входы которых подключены к выходам соответствующих дискри- минаторов и сумматора, входы которого подключены к выходам дешифраторов, а второй и последующие световоды первой группы каждого из m участков оптически связаны соответственно с пер- и последующими фотоприемниками первой группы, световоды второй группы каждого из m участков оптически связаны с соответствующим каждому участку фотоприемником второй группы, первые световоды первой группы В каждом из m участков оптически связаны с соответствующим каждому участку фотоприемником второй группы, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности путем измерения углового положения по двум координатам, он снабжен фотоэлектрическим преобразователем координаты

8

по оси Y, выполненным аналогично первому, световодами двух групп, образующих вместе с волоконно-оптическим линейным преобразователем матрицу, содержащую равное количество столбцов и строк световодов, входные торцы которых расположены в шахматном порядке с чередованием световодов одной и второй группы, световоды нечетных строк, расположенные в одном столбце, оптически связаны с одним из соответствующих фотоприемников фотоэлектрического преобразователя коор-. динаты, световоды второй группы для первого и последующих га-1 участков матрицы, образованных ее п четными строками, оптически связаны с первым и последующими т-1 фотоприемниками второй группы фотоэлектрического преобразования координаты, световоды первой группы первой четной строки для каждого из m участков матрицы, оптически связаны с соответствующим фотоприемником второй группы фотоэлектрического преобразователя координаты, световоды первой группы, второй и последующих четных строк матрицы для каждого из га ее участков оптически связаны с первым и последующими фотоприемниками первой группы фотоэлектрического преобразователя координаты.

XI Х2 ХЗ Х4 Х5 Хб Х7

/Л

хо ха х« о ...

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение информативности путем измерения положения объектов по двум координатам. На матрице 1 световодов оптической системы автоколлиматора, в котором может быть использовано предложенное фотоэлектронное устройство, формируется изображение перекрестия, которое в общем случае засвечивает своим вертикальным штрихом световоды 18 и 19 двух соседних участков каждой нечетной строки и своим горизонтальным штрихом световоды 18 и 19 четных строк двух соседних участков. С помощью световодов 19 определяется номер участка световодов (столбцов и строк), в которых расположено изображение перекрестия, а с помощью световодов 18 определяется положение изображения штрихов перекрестия на участке световодов. В дискриминаторах 6 и 7, 13 и 14 выделяются сигналы, соответствующие световодам 18 и 19 с максимальными порядковыми номерами. В дешифраторах 8 и 9, 15 и 16 сигналы преобразуются в четыре двоичных кода, которые попарно складываются в соответствующих сумматорах 10 и 17, при этом сигнал на выходах сумматоров 10 и 17 определяет координаты X и Y изображения штрихов перекрестия. 2 ил.