Устройство для определения составляющейВЕКТОРА СКОРОСТи дВижЕНия Об'ЕКТА Советский патент 1981 года по МПК G01P3/36 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для измерения параметров дви женин объектов со светоотражакидей или светоизлучаиощей поверхностями. Известны устройства для определе НИН скорости движения объекта, содержащие приемники излучения, фильт ры и элементы сравнения сигналов. Эти устройства позволяют определять скорость движения объекта, измеряя среднюю частоту разностного сигнала приемников излучения l и 123 . Известные устройства обладают ограниче нными быстродействием и точ ностью измерений параметров движения объекта. Наиболее близким к йредлагаемому является устройство для измерения скорости движения объекта, содержащее приемники светового излучения, расположенные между ними и траекторией движения объекта экраны с щелями, ПРОХОДЯЩИМ преимущественно перпендикулярно траектории движения объекта, и элемент сравнения сигналов на выходах приемников светового излучения, ha выходе элемента сравнения сигналов образуется разность двух сигналов в виде частотного . спектра, из которого далее при помощи фильтрующего элемента выделяется средняя частота узкополосного шума с наибольшей амплитудой. Эта частота является мерой определяемой скорости движения объекта L3J. Однако известное устройство имеет низкие быстродействие и точность измерения параметров движения объекта из-за необходимости нахождения средней частоты разности выходных сигналов приемников светового излучения и нёшичия н :зкочастотной помехи, обусловленной конечными размерами объекта. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства и точности измерения составляющих вектора скорости движения объекта со случайным распределением яркостей за счет упрощения конструкции устройства и обработки поступающей от светоприемных устройств информации. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем установленный в плоскости, параллельной плоскости движения объекта, оптический фильтр с переменным в направлении измеряемой составляющей вектора скорости коэффициентом свбтопропускания и размещенные за ним приемники излучения, граница оптического сопряжения которых перпендикулярна направлению измеряемой составляющей вектора скорости, выходы приемников излучения соединены со входами элемента сравнения сигналов, применен оптический фильтр, коэффициент светопропускания которого в сечениях, перпендикулярных границе оптического сопряжения приемников излучения, изменяется по экспоненциальному, .симметричному относительно границы оптического сопряжения закону, а выходы приемников излучения дополнительно соединены со входами элемента суммирования сигналов, выход которого через дифференцирующее устройство подключен к первому входу делительного устройства, а второй вход последнего соедине с выходом элемента сравнения сигнало

При этом оптический фильтр может быть выполнен в виде штрихового растра с изменяющимся по экспоненциальному закону шагом.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 эпюра распределения ко эффициента светопропускания оптического фильтра Устройство для измерения составляющих вектора скорости движения объекта (фиг.1) содержит приемники 1 и 2 излучения, на фоточувствительную поверхность которых через оптический фильтр 3 проецируется изображение .движущегося объекта. Выходы приемников излучения соединены со входами элемента 4 сравнения сигналов, а также со входами элемента 5 суммирования, выход которого подключен ко входу дифференцирующего устройства б. Выход последнего соединен и первым входом делительного устройства 7, а второй его вход соединен с выходом элемента 4 сравнения сигналов.

Между плоскостью перемещения контролируемого объекта и плоскостью изображения объекта, в которой расположены оптически сопряженные по прямой линии приемники 1 и 2 излучения, помещен оптический фильтр 3, коэффициент светопропускания которог изменяется в направлении, параллельном направлению измеряемой составляющей вектора скорости движения объекта таким образом, что яркость проецируемого через оптический.фильтр на поверхность приемников излучения изображения объекта меняется по экспоненциальному закону в функции расстояния точки изображения до границы оптического сопряжения приемников излучения (фиг.2),

Устройство работает следующим образом.

Световые потоки ф., и Ф, попадающи на фоточувствительную поверхность приемников 1 и 2 излучения соответственно от светоизлучающей или отражающей поверхности контролируемого объекта и проходящие через экспоненциальный оптический фильтр 3 и значе ние измеряемой составлякхцей вектора скорости движения объекта V.J связаны следующей функциональной зависимость -;

СФ1 + Фд)

-(Ф,-Ф)М.,at

Показанная на фиг.1 схема реализует один из вариантов вычисления искомой составляющей вектора скорости движения объекта. Выходные сигналы приемников 1 и 2 суммируются элементом 5 суммирования сигналов. НайДенннй суммарный сигнал дифференцируется по времени дифференцирующим устройством б и поступает на один из входов делительного устройства 7, которое находит отношение вычисленной производной по времени от суммы выходных сигналов приемников излучения к разности последних, вычисляемой элементом 4 сравнения сигналов.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить время измерения параметров движения объекта и. повысить точность измерения.

Формула изобретения

.Устройство для определения составляющей вектора скорости движения объекта со случайным распределением яркостей, содержащее установленный в плоскости, параллельной плоскости движения объекта, оптический фильтр с переменным в направлении измеряемой составлянлдей вектора скорости коэффициентом светопропускания и размещенные за ним оптически сопряженные приемники излучения. Элементы сравнения сигналов, соединенные с ВЕЛходами приемников излучения, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства и точности измерений, в него введены сумматор сигналов, дифференцирующее и делительное устройства, при этом входы сумматора соединены с выходами приемников излучения а выход - с входом .дифференцирукядего устройства, соединенного выходом с одним из входов делительного устройства, второй вход которого соединен с выходом элемента сравнения, а оптический фильтр выполнен с коэффициентом пропускания, изменяющимся по экспоненциальному закону, симметричному относительно границы оптического сопряжения приемников излучения. 2. Устройство по п.1, о т л и ча.ющееся тем, что оптический фильтр выполнен в вида штрихового растра с изменяющимся по экспоненциальному закону шагом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании №1446911, кл. G 1 А, опублик. 1976.

2.Патент США 3888589, кл. 356-28, опублик. 1975.

3.Патент ФРГ № 2342696,

-кл. G 01 Р 3/36, опублик. 1976 тотип) .