Устройство определения взаимного углового положения двух отражателей Советский патент 1992 года по МПК G02B23/00 G01B11/26 

сл С

Использование: з измерительной технике, для определения угловых координат. Сущность изобретения: устройство включает оптические отражатели и их оптические связи, каждая из которых выполнена из устройства коллинеарного переноса лучей с двумя входными окнами и автоколлиматора включающего объектив, две линейки позиционно-чувствительных фотоприемников, автоколлимационную марку, источник света, конденсор Новым в устройстве являются оптические клинья, оборачивающие системы, отражательная призма с сеткой щели на плоских зеркалах окуляр, блок выделения и обработки измерительной информации, блок сопряжения, блок управления ЭВМ 5 ил

Изобретение относится к измерительной технике, к устройствам для измерений взаимных угловых положений плоских зеркальных отражателей или к средствам для определения угловых координат.

Известно устройство, содержащее множество пар отражателей, каждая из которых связана между собой оптически с помощью устройства коллинеарного переноса лучей и автоколлиматора.

Недостатком его является снижение точности определения взаимного положения отражателей из-за неодновременного просмотра автоколлиматором отражающих граней через устройства коллинеарного переноса.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство дтя определения взаимного углового положения двух отражателей, содержащее устройство коллинеарного переноса лучей с двумя входными окнами и

автоколлиматор, состоящий из объектива двух линеек позиционно-чувствительных фотоприемников, автоколлимационной марки и источника света, блок выделения и обработки измерительной информации и ЭВМ.

Недостатком устройства является снижение точности определения взаимного углового положения двух отражателей из-за низкой информативности сигналов, снимаемых с автоколлиматора. Уменьшение информативности связано с большими световыми потерями в оптическом тракте, с низкой разрешающей способностью линеек позиционно-чувствительных фотоприемников и неточностью ориентации автоколлиматора

Цель изобретения - повышение точности определения взаимного углового положения двух отражателей путем повышения

VJ

ь - о

00

сл

информативности сигналов с автоколлиматора.

Указанная цель достигается устройством определения взаимного углового положения двух отражателей, содержащим устройство коллинеарного переноса лучей с двумя входными окнами и автоколлиматор, состоящий из объектива, двух линеек пози- ционно-чувствительных фотоприемников, автоколлимационной марки и источника света, блок выделения и обработки измерительной информации и ЭВМ, у которого устройство коллинеарного переноса дополнено двумя оптическими клиньями, установленными в его входных окнах, автоколлиматор дополнен двумя оборачивающими системами, отражателем (например, отражательной призмой), сеткой и окуляром, а автоколлимационная марка выполнена в виде двух взаимно перпендикулярных щелей, каждая из которых выполнена на отдельном плоском зеркале, причем плоские зеркала расположены под углом к оптической оси объектива и друг к другу, при этом оси оборачивающих систем сопряжены с осью объектива, каждая из щелей авто- коллимационной марки через соответствующую оборачивающую систему сопряжена с плоскостью параллельной к щели соответствующей линейки позицион- но-чувствительных фотоприемников, выполненной в виде прибора с переносом зарядов с управляющим входом, при этом щели автоколлимационной марки и сетка расположены в фокальной плоскости объектива, ось окуляра через отражатель сопряжена с оптической осью объектива, кроме того устройство дополнено блоком управления и блоком сопряжения с ЭВМ, при этом выходы блока управления соединены с управляющими входами линеек позиционно- чувствительных фотоприемников, блока выделения и обработки измерительной информации и блока сопряжения с ЭВМ, выход которого соединен с ЭВМ, информационные входы блока выделения и обработки измерительной информации соединены с выходами линеек позиционно-чув- ствительных фотоприемников, а выходы блока выделения и обработки измерительной информации соединены с информационными входами блока сопряжения с ЭВМ,

На фиг. 1 изображена оптическая схема устройства; на фиг. 2 - вид на плоские зеркала со щелями и сетку; на фиг. 3 - блок схема обработки сигнала с линейки позици- онно-чувствительного фотоприемника; на фиг. 4 - функциональная схема блока управления; на фиг. 5 - временные диаграммы выходных сигналов блока управления.

Устройство содержит автоколлиматор, состоящий из объектива 1, двух линеек по- зиционно-чувствительных фотоприемников 2 и 3, автоколлимационной марки 4 и 5, источника 6 света, конденсора 7, двух оборачивающих систем 8 и 9, отражателя 10, например, выполненного в виде отража0 тельной призмы, сетки 11, окуляра 12,а также содержит устройство коллинеарного переноса лучей 13с двумя входными окнами, в которых установлены оптические клинья 14 и 15. Устройство содержит блок

5 выделения и обработки измерительной информации 16, блок 17 сопряжения, блок 18 управления, ЭВМ 19.

Автоколлимационная марка выполнена в виде двух взаимно перпендикулярных ще0 лей, каждая из которых выполнена на отдельном плоском зеркале 4 и 5, причем плоские зеркала расположены под углом к оптической оси объектива 1 и друг к другу. Оси оборачивающих систем 8 и 9 сопряже5 ны с осью объектива 1. Щель на плоском зеркале 4 через оборачивающую систему 8 сопряжена с плоскостью параллельной к ней линейки позиционно-чувствительного фотоприемника 2. Щель на плоском зеркале

0 5 через оборачивающую систему 9 сопряжена с плоскостью параллельной к ней линейкипозиционно-чувствительногофотоприемника 3. Щели автоколлимационной марки 4, 5 и сетка 11 расположены в

5 фокальной плоскости объектива 1. Оптическая ось окуляра 12 через отражатель 10 сопряжена с оптической осью объектива 1. Каждая из линеек позиционно чувствительных фотоприемников 2 и 3 выполнена в виде

0 прибора с переносом зарядов с управляющим входом. Выходы блока 18 управления соединены с управляющими входами: линеек позиционно-чувствительных фотоприемников 2 и 3; блока выделения и обработки

5 измерительной информации 16 и блока 17 сопряжения, выход которого соединен с ЭВМ 19. Информационные входы блока 16 выделения и обработки измерительной информации соединены с выходами линеек

0 позиционно-чувствительных фотоприемников 2 и 3, а выходы блока 16 выделения и обработки измерительной информации соединены с информационными входами блока 17 сопряжения.

5 Устройство работает следующим образом.

Автоколлиматор ориентируется по визуальному каналу (т. е. по сетке 11 и окуляру 12) так, чтобы автоколлимационные изображения щелей пересекали сетку (фиг.2). Наблюдая в окуляр 12 автоколлиматора с помощью оптических клиньев 14 и 15 на устройстве коллинеарного переноса 13 разводят два автоколлимационных изображения так, чтобы они не пересекались. Щель на плоском зеркале 4 (5), подсвеченная источником 6 света через конденсор 7, изображается объективом 1 и после прохождения через устройство коллинеарного переноса с клиньями 14 и 15 отражается от оптически связываемых отражателей, вновь проходит через устройство коллинеарного переноса с клиньями и изображается в виде двух автоколлимационных изображений на сетке 11 и плоском зеркале 5 (4). Автоколли- мационные изображения щели, отражаясь от плоского зеркала 5 (4), через оборачивающую систему 9 (8) передаются на линейку позиционно-чувствительных фотоприемников (ЛПЧФ) 3 (2) и дают два сигнала.Каждая из линеек ЛПЧФ преобразует распределение освещенности в изображении во временную последовательность униполярных импульсов напряжения (видеосигнала). Видеосигнал поступает на вход блока выделе- ния и обработки измерительной информации, который обрабатывает поступающие на него видеосигналы и формирует информационный сигнал в виде двоичного кода, соответствующий адресу того фото- чувствительного элемента и той его части, на которую приходится энергетический центр распределения освещенности в изображении.

Блок 18 управления формирует четы- рехфазную последовательность для перемещения зарядовых пакетов вдоль структуры ЛПЧФ, последовательность импульсов для введения фонового заряда в ЛПЧФ и для управления режимами работы транзистора сброса структуры ЛПЧФ. Для управления и синхронизации обработки видеосигнала блок 18 управления формирует сигнал управления, который также информирует о поступлении видеосигнала под считывающий электрод ЛПЧФ.

Работа блока 18 управления осуществляется следующим образом.

Генератор 20 опорной частоты формирует опорную частоту, которая поступает на вход генератора 21 тактовой частоты и на выход блока управления. С выхода генератора 21 тактовая частота через формирователь 22 поступает на вход синхронизации триггера 23 и счетчик-распределитель 24, на выходах которого вырабатываются положительные импульсы, которые поступают на входы триггеров 25, на выходах которых формируется четырехтактовая фазовая последовательность для перемещения зарядовых пакетов вдоль структуры ЛПЧФ, которая через формирователи 26 с выхода блока управления подается на соответствующие электроды ЛПЧФ.Структура применяемого ЛПЧФ содержит два фоточувствительных регистра, которые конструктивно выполнены так, что пропуск фонового заряда в первый регистр следует производить при низком уровне сигнала Ф1 (см. фиг. 5) и высоком уровне сигнала ФЗ, а во второй регистр при высоком уровне сигнала Ф1 и низком уровне сигнала ФЗ. Сигнал пропуска фонового заряда формируется счетчиком-распределителем 24 и схемой ИЛИ 27. Сигнал залива фонового заряда формируется счетчиком-распределителем 24 и схемой ИЛИ-НЕ 28. Сигнал управления формируется счетчиком-распределителем 24 и формирователем 29.

Блок 17 сопряжения обеспечивает стыковку с ЭВМ 19, например по интерфейсу И41 с ЭВМ типа СМ 1800.

Формула изобретения Устройство определения взаимного углового положения двух отражателей, содержащее устройство коллинеарного переноса лучей с двумя входными окнами и автоколлиматор, состоящий из объектива, двух линеек позиционно-чувствительных фотоприемников, автоколлимационной марки и источника света, блок выделения и обработки измерительной информации и ЭВМ, отличающеес ятем, что, с целью повышения точности, устройство коллинеарного переноса дополнено двумя оптическими клиньями, установленными в его входных окнах, автоколлиматор дополнен двумя оборачивающими системами, отражателем, сеткой и окуляром, а автоколлимационная марка выполнена в виде двух взаимно перпендикулярных щелей, каждая из которых выполнена на отдельном плоском зеркале, причем плоские зеркала расположены под углом к оптической оси объектива и друг к другу, при этом оси оборачивающих систем сопряжены с осью объ- ектива,каждаяизщелей

автоколлимационной марки через соответствующую оборачивающую систему сопряжена с плоскостью, параллельной щели соответствующей линейки позиционно-чувствительных фотоприемников, выполненной в виде прибора с переносом зарядов с управляющим входом, при этом щели автоколлимационной марки и сетка расположены в фокальной плоскости объектива, оптическая ось окуляра через отражатель сопряжена с оптической осью объектива, кроме того устройство дополнено блоком управления и блоком сопряжения с ЭВМ,

при этом выходы блока управления соединены с управляющими входами линеек по- зиционно-чувствительных фотоприемников, блока выделения и обработки измерительной информации и блока сопряжения с ЭВМ, выход которого соединен с ЭВМ, информационные входы блока

2

9

мвс/по лойгхции л/нёел/ШЧ Р яд плзспыны

И&/ПО«ЭМи,Ч1УЩ10ННОЈ s

изосрахзние и$$лейу

от oiflpffMtemeJievJ л

Риг.2

выделения и обработки измерительной информации соединены с выходами линеек позиционно-чувствительных фотоприемников, а выходы блока выделения и обработки измерительной информации соединены с информационными входами блока сопряжения с ЭВМ.

8 5

I/ Ч

Ш /

Ш. № Риг. А

Ь

t-{2 -J22J 23

I

2Q

%, W ,

Фиг. Ь

фиг.З

Щ

Сигн. упр.

Фл,-

-1ЈЈ)

--, галН. чпр, ис/пр,

- Л

io,-

2//, пропуске Фом.зстряда.

Сигн, зв-лиёа &QH. заряда

{техт.

fff/Cfb M

ctart. ф

сиги- ф2 сиг Ф5

„ Л/2-У. фУ СМ$ Л/м30

, s

JffM j cj{,/. IfyZJc

flpovj ф.О//йОО&О

- ;ci f- #3J

- суь/,м/3(нь/я

iL Ztf. ).

Јk 5