Оптико-электронное устройство Советский патент 1993 года по МПК G01B11/26 

Унр.

-

СО

Ю Ю Ю Ю

Изобретение относится к. измерительной технике, в частности к устройствам, обеспечивающим измерение углов поворота контролируемого объекта относительно оси скручивания (линии соединяющей два объекта) и может применяться в станкостроении, в строительстве, в геодезии.

Целью изобретения является повышение надежности без ослабления светового сигнала.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство содержит призменный блок И в виде жестко связанных между собой призм типа АР-900 м призмы типа АКР-900, объективы 2, жестко связанные с призменным блоком, оптические оси 3 объективов, щелевую диафрагму 4; основной источник 5 света и дополнительный источник б света; анализатор в виде основного прибора 7 с зарядо- вой связью и дополнительного прибора 8 с зарядовой связью; стеклянную пластинку 9, на которой закреплены (приклеены) щелевая диафрагма и приборы с зарядовой связью, блок преобразования, содержащий, например, блок 10 формирования сигналов, блок 11 управления счетчиком, счетчик 12 импульсов; генератор импульсов 13, делитель частоты 14, блок управления 15; блок 16 формирования управляющих импульсов; коммутатор 17 частоты.

Приборы 7 и 8 с зарядовой связью, блок

10 формирования сигналов, блок 11 управления счетчиком и счетчик 12 импульсов последовательно электрически соединены между собой.

Генератор 13 импульсов, делитель 14 частоты и блок 15 управления также последовательно электрически соединены между собой.

Первый выход блока 1.5 соединен с источником 1 света, второй выход со вторым счетчиком 12 импульсов, третий и четвертый выход - со входами приборов 7 и 8 с зарядовой связью. Второй выход делителя 14 частоты соединен со вторым входом блока

11 управления счетчиком, третий вход которого соединен со вторым входом генератора 13 импульсов. Второй выход блока 11 управления счетчиком соединен с третьим входом счетчика 12 импульсов, выход рого является выходом устройства.

Щелевая диафрагма 4 и приборы с зарядовой связью 7 и 8 находятся в фокальной плоскости объективов 2. Источник света 5 и прибор 7 с зарядовой связью, а также источник света 6 и прибор 8 с зарядовой с ью жестко связанные между собой на рассеянии, равном расстоянию между центрами объективов 2. Дополнительный источник 6

света смещен относительно основного, жестко связан с ним и расположен на продолжении, щелевой диафрагмы 4 так, что щелевая диафрагма 4, основной 5 и дополнительный б источник света расположены симметрично оптической оси 3 объектива. Соответственно приборы 7 и 8 также расположены симметрично оптической оси 3 объектива.

Щелевая диафрагма 4 имеет габариты, превышающие габариты нескольких caefo- приемных ячеек. Блоки 10, 11, 12, 13, 14,15 могут быть выполнены в одноканальном исполнении, в двухканальном исполнении и

5 трехканальном исполнении,

Устройство работает следующим образом.

Свет от источников 5 и 6 попадает на объектив 2 и формируется в два параллель0 ных пучка (один от одного источника света, другой от другого источника света). Эти пучки пройдя призменный блок 1 попадают на объектив 2, который строит два участка изображения щели 4 в своей фокальной пл оско5 сти, Причем участок щели 4, освещаемый источником света 5, строится на светочувствительной площадке прибора с зарядовой связью 7, а участок щели, освещаемый источником света 6. строится на светочувстви0 тельной площадке прибора с зарядовой связью 8.

Если линия, соединяющая центры объективов 2 будет параллельна линии, проходящей через щелевую диафрагму 2 и центр

5 приборов с зарядовой связью 7 и 8, то изображение участков щели 4 будет совпадать с центрами приборов 7 и 8,

При повороте призменного блока 1 вокруг оптической оси 3 объектива 2 (оси скру0 чиеания) на угол а оптическая ось одного из объективов 2 будет поворачиваться относительно оптической оси другого объектива 2 и два изображения щелевой диафрагмы 4 будет смещаться от центров по сееточувст

5

читальным площадкам на одинаковую величину Д N Btg «, где В - расстояние между центрами объективов 2, Светоприемцые ячейки в пределах изображения щелевой диафрагмы 4 накапливают заряды riponop0 лионально освещенности и деменм -экспозиции источников 5 и 6 света.

После окончания экспозиции с блока 15 управления на приборы 7 и 8 с зарядовой связью поступают тактовые импульсы перй5 носа заряда. Эти импульсы образованы из импульсов, вырабатываемых генератором 1Э С помощью деления частоты делителем 14 и преобразованием параметров импульсов с помощью блока 15 управления. На

вход блока 10 формирования сигналов поступает сигнал в виде импульсов пропорциональный освещенности ячеек. В блоке 10 сигналы накапливаются и фильтруются с целью эффективного подавления составля- ющей тактовой частоты. На выходе блока 10 формирования сигналов появляется импульсов, форма которого равна форме огибающего информационного сигнала. При перемещении щелевой диафрагмы А вре- менный интервал от начала отсчета до середины импульсов будет изменяться на величину, пропорциональную величине перемещения щелевой диафрагмы 4. Далее сигнал поступает в блок 11 управления счет- чиком, где формируется прямоугольный импульс при превышении уровня сигнала выше порогового. Этот импульс управляет коммутатором 17 частоты, входящего в блок 11. При отсутствии управляющего импульса на выходе блока 16 формирования управляющих импульсов (входящего в блок 11) на вход счетчика импульсов 12 поступают счет- ные импульсы от генератора 13 (через блок 11) с частотой f, а при наличии - с частотой f/2joT делителя 14 через блок 11). Так как

;частота выбрана в п раз (п - целое число) выше тактовой, то за время перехода информации (заряд л э приборах 7 и 8 из одной ячейки в другую в -;четч к 13 заносится п импульсов при отсутствии управляющего импульса с формирователя управляющих импульсов блока 11 и при наличии управляющего импульса - п/2, импульсов.

Таким образом, в момент подачи такто- вого импульса с устройства 15 на приборы 7 и 8 счетчич 12 открывается и заполняется ксличесттп импульсов NI с частотой f до с.ентя гга/г да управляющего импульса, Зе.гем счетчик 12 дополнительно заполняет-

,ся количеством импульсов Na с частотой f/2 до момента окончания управляющего импульса. По окончании управляющего импульса счетчик останавливается. Общее количество импульсов NI+ N2, записанных в счетчик 12, будет пропорционально расстоянию от начала периодической структуры Приборов с зарядовой связью 7 и 8 до середины двух изображений марки 4.

Так как известно для каждого конструк- тивного исполнения необходимое количество импульсов No, соответствующее положению изображения марки в центре приборов 7 и 8, и угловая цена одного импульса т, то угол поворота а будет равен

(Ni+N2-N0)

Через некоторое время по команде с устройства 15 управления счетчик 12 обнуляется, засвечиваются источники 5 и б и цикл измерения повторяется.

Предложенное устройство выполнено таким оГфазом, что создается два разнесенных между собой изображения диафрагмы. Эти изображения несмотря на то, что они разнесены друг от друга, перемещаются по одинаковому закону и в одинаковой зависимости от угла поворота. Это позволяет использовать в устройстве без применения светоделительиых элементов, два излучателя и два прибора с зарядовой связью, которые являются наиболее ненадежными элементами оптико-электронных устройств. Дополнительные излучатели и приемники света позволяют легко реализовать дублирование остальных элементов.

Таким образом, предложенное устройство обладает более высокой надежностью при сохранении прежнего светового сигнала, то есть прежней чувствительности.

Формула изобретения Оптико-электронное устройство, содержащее источник света и оптически связанные щелевую диафрагму, призменный блок, выполненный в виде жестко связанных двух призм, одна из которых типа АР-900, другая - типа АКР-900, и двух объективов, каждый из которых оптически связан с одной из призм, и анализатор, выполненный в виде прибора с зарядовой связью, расположен й в фокальной плоскости одного из объективов и жестко связэ-нный с щелевой, диафрагмой так, что расстояние между их центрами равно расстоянию между центрами объективов, и блок преобразования, электрически соединенный с анализатором и выполненный в виде последовательно со- едик нных блока формирования сигналов, сч-.тчика импульсов, блока управления счетчиком, генератора импульсов, делителя частоты и блока управления, первый выход которого соединен с источником света, второй выход - с вторым входим счетчика им- пульсоп. третий выход соединен с входом анализатора, выход которого соединен с

.входом блока формирования сигнала, второй выход делителя частоты соединен с вто- . рым входом блока управления счетчиком, третий вход которого соединен с вторым выходом генератора импульсов, второй выход блока управлений счетчика соединен с третьим входом счетчика импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно снабжено жестко связанными между собой вторым источJHHKOM света и вторым анализатором в виде

прибора с зарядовой связью, установлен-расположен на продолжении щелевой диными на расстоянии, равном расстояниюафрагмы. а щелевая диафрагма и оба источмежду центрами объективов, второй источ-ника света расположены симметрично

ник света смещен относительно первого иоптической оси одного из объективов.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам, обеспечивающим измерение углов поворота контролируемого объекта относительно оси скручивания. Предлагаемое устройство может применяться в станкостроении, в строительстве, в геодезии, Целью изобретения является повышение надежности устройства. Устройство содержит два источника 5, 6 света с щелевой диафрагмой 4, приз- менный блок 1 в виде жестко связанных между собой призмы типа АР-900 и призмы типа АКР-900 и двух объективов 2, каждый из которых связан с одной из призм, два анализатора 7. 8 в виде приборов с зарядовой связью, жестко связанных с источниками света на расстоянии, равном расстоянию между центрами объективов призменного блок 1, при; этом один источник света смещен относительно другого и расположен на продолжении щелевой диафрагмы так. что щелевая диафрагма и источники света расположены симметрично оптической оси объектива. Анализаторы электрически связаны с блоком преобразования, содержащего блок 11 управления счетчиком, счетчик 12 импульсов, генератор 13 импульсов, делитель 14 частоты, блок 15 управления. 1 ил. (Л