Преобразователь положения светового пятна в код Советский патент 1985 года по МПК G02F7/00 

CZFHZZb

9иг.1

1

Изобретение относится к оптическим аналого-дискретным преобразователям и может найти применение в оптическом приборостроении, в системах ориентации, при физических и астрономических исследованиях.

Известен преобразователь положения светового луча в однопозиционный код ij , содержащий набор фотоприемников, размещенных вдоль направления перемещения и соединенных с двухпозиционными пороговыми элементами, двух- и трехвходовые логические элементы И.

Недостатками рассматриваемого ус ройства являются малое число уровней квантования при относительно большом числе светоприемников, мало число независимо регистрируемых каналов, невозможность работы со слабыми световыми потоками, так как например, высокочувствительные крупногабаритные фотоэлектронные умножители (ФЭУ) разместить по предложенной авторами схеме нельзя, и невозможность регистрации двух координат объекта.

Известен опто-электрический преобразователь перемещений светового луча в цифровой код 2J , содержащий кодовые элементы и фотоэлектрические системы считывания и выполненный в виде параллельных непрозрачных зеркал с внутренни отражающими поверхностями, световой луч по отношению к которым направлен под углом и на которые нанесены щелевые диафрагмы в последовательности, соответствующей многоразрядному коду, причем на одном из зеркал нанесены нечетные кодовые дорожки, а на друго - четные, кодовые дорожки на зеркалах смещены параллельно относительно друг друга в плоскости перемещения светового луча.

Против каждой кодовой дорожки расположен объектив, назначение котрого - спроецировать освещенный уча ток кодовой маски на фотоэлемент, если исследуемый луч света падает на прозрачный элемент кодовой маски разряда кода. Каждое положение луча определяется комбинацией электрических сигналов, унимаемых с фотоэлементов и дающих цифровое значение этой величины в двоичном коде.

22

Недостатка этого опто-электрического преобразователя являются работа только со строго параллельными пучками света, что очевидно из конструктивного исполнения преобразователя,и невозможность измерения двух координат пучка света.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является преобразователь положения светового луча в код 3j , включающий светопрово ды, соединенные со светоприемниками, подключенными к электроннологическим схемам.

Недостатками известного преобразователя положения светового луча в код- являются сложность устройства, малая надежность, малое число независимо регистрируемых каналов и невозможность определения двух координат светового пятна.

Цель изобретения - упрощение устройства, повышение надежности и числа независимо регистрируемых каналов и расширение функциональных возможностей за счет возможности определения двух координат светового пятна.

Указанная цель достигается тем, что в предложенном преобразователе положения светового пятна в код, включающем светопроводы, соединенные со светоприемниками, подключенными к электронно-логическим схемам, пронумерованные светопроводы входными торцами сгруппированы в ячейки, причем каждая ячейка имеет один из светопроводов, отличный по номеру от соседней, а выходные кон- , цы светопроводов с одинаковыми номерами объединены в- жгуты и подсоединены к светоприемникам.

Кроме того, в каждой ячейке число светопроводов, отличных по номеру от соседней, удвоено. При этом одна половина светопроводов в каждой ячейке будет регистрировать координату X, а другая - координату Y. По сравнению с описанным выше преобразователем (одномерный случай) соответственно удвоится количество светоприемников и электронно-логических схем.,

На фиг, 1 представлена структурная схема предлагаемогч) устройства; на фиг. 2 показано расположение , светопроводов в ячейках.

. 3

На чертеже и в тексте обозначены плоскость 1, в которой расположено исследуемое световое пятно, объектив 2, проектирунлций плоскость 1 на входные, сгруппированный в ячейки 3 торцы светопроводов 4, выходными концами объединенные в жгуты 5, которые подсоединены к светоприемникам 6, подключенным к электроннологическим схемам 7, ЭВМ 8, принимающая сигналы с электронно-логических схем.

Предлагаемый преобразователь положения светового пятна в код работает следующим образом. Световое пят но, появившееся в плоскости 1, с помощью проектирующего объектива 2 переносится в плоскость ячеек 3. При этом масштаб проекции выбирается таким, чтобы проекция пятна была не больше площади ячеек. Световое пятно попадает на ячейку 3, в которой светопроводы 4 пронумерованы, например 4,, 42, 4j, 45, или на стык двух соседних ячеек 3, в которых светопроводы 4 пронумерованы, например цифрами 4,, 4, 4, одной (последние на чертеже не обозначены) и 4, 42, 4, 4 в другой ячейке (последние на чертеже не обозначены) .

Пройдя по светопроводам 4, свет воздействует на соответствующие светоприемники 6 и на четырех (световое пятно попадает на одну ячейку) или пяти (световое пятно попадает на стык двух соседних ячеек) выводах электронно-логических схем 6 с теми же номерами появится сигнал 1, а на остальных выводах электронно-логических схем 7 - нули. Появившийся код воспринимается ЭВМ 8 и переводится по имеющимся в ее па, мяти таблицам кодов в номер, соответствующий данноггу коду ячейки или стыку ячеек, и далее может запоминаться или подвергаться любой другой обработке.

Если в каждой ячейке помещается некоторое количество светопроводов m разных номеров, а общее количество

24

разных номеров светопроводоп, ветре- чающихся в преобразователе, п , тогда количество ячеек, в которых нет одинаковых комбинаций по m номера, , есть число сочетаний из п: С.,fi м(г))1 Б случае, если m 4, an 12,имеем

t2

11 4 (12-4)

т.е. для 495 ячеек получим 12 жгутов, объединяющих выходные концы свтопроводов с одинаковыми номерами, подключенные к 12 светоприемникам, связанным с электронно-логическими схемами. Световое пятно, попавшее в пределы одной из ячеек, вызовет появление единиц на четырех из 12 выходов электронно-логических схем, а на остальных восьми выходах будут нули. Если световое пятно попадает на стыки двух соседних ячеек тогда на 5 выходах электронно-логических схем появятся единицы, а на остальных - нули.

Таким образом, для регистрации светового пятна в плоскости, содержщей 495 ячеек, и определения его координаты в некотором условном двоичном коде, достаточно 12 светоприемников и соответственно 12 электронно-логических схем, что значительно упрощает устройство при повышенном числе независимо регистрируемых каналов и повьш1ает надежность считывания координат светового пятна.

Преобразователь обладает простотой, соответственно дешевизной и надежностью работы. Кроме того, предлагаемый преобразователь имеет высокую помехозащищенность, обусловленнуютем, что сигнал может контролироваться схемой многократных совпадений во времени, повьш1енную устойчивость кодирующей системы к помехам в отдельных каналах. За вычето потерь в обычной и стекловолоконной оптике в предлагаемом устройстве происходит полное использование энергии первичнчтго светового сигнала для получения его координат.

„ J„„J

Ьооорооо 3 4оо о оЬо00 о о сэ о

QPP JV .

)/;/

( у/ХдА Д

/X-VV U-2

/ж

и /ж

/А,

-.

2.2

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОЛОЖЕНИЯ СВЕТОВОГО ПЯТНА В КОД, вклюtIaющий Светопроводы, соединенные со светоприемниками, подключенными к электронно-логическим схемам, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, повышения надежности и повышения числа незав1 симо регистрируемых каналов, пронумерованные светопроводы входными торцами сгруппированы в ячейки, причем каждая ячейка имеет один из светопроводов, отличный по номеру от соседней, а выход1 ые концы светопроводов с одинаковыми номерами объединены в жгуты и подсоединены к светоприемникам. 2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с ю целью расширения функциональных возможностей, в каждой ячейке количество светопроводов, отличных по номеру от соседней, удвоено.