Дискретный измеритель смещения светового пятна от оси визирования Советский патент 1982 года по МПК G01B11/00 

Изобретение относится к фотоэлектрическим измерителям смещения светового луча с оптической оси и может быть использовано в цифровых фото.электрических следящих системах, а также в сканирующих системах, в ко-ординаторах цели.

По основному авт.св. 737781, известен дискретный измеритель смещения светового пятна от оси визи- ровайия, состоящий из фотоприемника с кв адратной светочувствительной поверхностью/ электронного коммутатора, ререрсивных счетчиков и соединенных с их входами логических схем синхронизации, фотоприемника с прямоугольной светочувствительной поверхностью, расположенного на

, одной прямой, параллельной одной из координатных осей с фотоприёмником с квадратной светочувствительной поверхностью, блока логики, входы которого соединены с выхода.ми фотоприемников, а выходы - с входами соответственно электронного коммутатора и логических схем синхронизации, и 2 N оптически связанных каскадов отклонения светового луча, каждый из которых выполнен из кристалла с двойным лучепреломлением, и электрического переключателя, подключенного к выходу электронного коммутатора, направление отклонения светового луча у всех первых кристаллов в какдой паре совпадает с одной из координатных осей, а у вторых кристаллов - с другой координатной осью, а толщина каж.дой пары кристаллов с двойным лучепреломлением выбрана из условия

т,,

где Т - толщина первой пары кристаллов, i У1, 2 ,... , N -. номер пары кристаллов tl.

Недостатком известного дисректного измерителя являются низкие функциональные возможности, так какон. неработоспособен в случае, когда он установлен на подвижном основании или при измерении координат светового пятна, которое совершает движение со скоростью, превьяаающей d/T, где d - шаг дискретизации, TX - время измерения второй координаты, так как после измерения одной из координат световое пятно, перемещаясь 8 поле зрения измерителя, прекращает засветку фотоприемника с прямоугольной светочувствительной поверхностью до момента появления сигнала с фотоприемника г квадратной светочувствительной поверхност В результате этого работа измерител прекращается. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устрой ва. Поставленная цель достигается те что он снабжен блоком памяти, вход которого подключен к четвертому выходу блока логики, а выход - к вход записи реверсивного счетчика одной из координат, а вход установки нуля последнего соединен с пятым выходом блока логики. На фиг.1 представлена функционал ная схема измерителя; на фиг.2 пример размещения фотоприемников; на фиг.З - пример выполнения блока логики при . Измеритель содержит блok 1 из 2N оптически связанных каскадов отк лонения светового луча, включающий набор кристгихлов 2-5 с двойным лучепреломлением и электрооптические переключатели 6-9. Все первичные кристаллы в каждой паре кристаллов с двойным лучепреломлением имеют направление отклонения светового луча, совпадающего с осью У, ,а вторые - с осью X. Толгцина каждой пары кристаллов выбрана из условия 1-1 (ч- Г, -ч - -1 f где Т - толщина первой пары кристаллов; , 2,. ..N - номер пары кристаллов. Все электрооптические переключа тели 6-9, работающие на основе про дольного электрооптического эффект Покельса, связаны через электронны коммутатор 10. с источником 11 пита ния. Электронный коммутатор 10 состоит из ключей 12-15, которые своими входами подключены к блоку 16 логики. Входы блока 16 логики соединены с фотоприемниками 17 и 18 и генератором 19 импульсов, а выход с входами логических схем 20 и 21 синхронизации реверсивных счетчиков 22 и 23, с входом блока 24 памяти и входом установки нуля реверсивного счетчика 23. Выход блока 24 памяти связан с входом записи реверсивного счетчика.23. Блок 24 памяти представляет собой, в общем случае, диоднуьэ матрицу. Фотоприемники 17 и 18 расположены на (ЭДНОЙ прямой, параллельной оси X, на расстоянии , где d шаг дискретизации светового пятна, определяемый из выражения d-B-V, причем 2 - толщина кристалла с двойным лучепреломлением, а Ср - угол между обыкнове нным и .необыкновенными лучами. Фотоприемник 18 имеет квадратную светочувст вительную поверхность, а фотоприем ник 17 - прямоугольную светочувствительную поверхность, а фотоприемник 17 - прямоугольную поверхность. . Блок 16 логики (фиг.З) содержит два логических блока 25 и 26, выходы которых связаны с электронным коммутатором 10 и логическими схемами 20 и 21 синхронизации. Логический блок 25 состоит из триггеров 27-31 и элементов И 31-35. Кдиничные выходы триггеров 28-31 логического блока 25 через ключи подключены к электрооптическим переключателйм , за которыми расположены кристаллы с двойным лучепреломлением, отклоняющие световой луч в направлении У. Единичные выходы триггеров логического блока 26 подключены через ключи к электрооптическим переключателям , за которыми-располоясены кристаллы с двойным лучепреломлением, отклоняющие световой луч в направлении X. Элементь ИЛИ-НЕ 36, И 37, линия 38 задержки, дифференцирующая цепочка 39 и элемент 40 ИЛИ-КЕ связаны с фотоприемниками 17 и 18. Элементы И 37 и ИЛИ-ПЕ 40 подключены к логическим блокам 25 и 26. Дифференцирующая цепочка 39, тритгер 41, дифференцирующая цепочка 42 и линия 43 .-задержки соединены последовательно. Выход триггера 41 подключен к входу элемента ИЛИ-НЕ 40 и входу элемента ПЛИ-НГ, 36, выход дифференцируьт1аей цепочки 42 - к входу установки нуля реверсивного счетчика 23, триггерам 27-31 и к схеме 21 синхронизации, а выход линии 43 задержки - к входу блока 24 памяти и входу триггера 41. Если и начало координат совпадает с центром поля измерений, тогда блок 24 памяти соединяет блок 16 логики с последним разрядом реверсивного счетчика 23. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии в реверсивных счетчиках 22 и 23 введен цифровой эквивалент, равный импульсов, ; причем к входам реверсивных счетчиков 22 и 23 подключены шины вычитания логических схем 20 и 21 синхронизации. Триггер 27 логического блока 25 находится в единичном состоянии, а триггеры 28-31г и 41 - в нулевом состоянии. Состояние триггеров логического блока 26 аналогично. Пусть световое пятно находится в точке А с координатами X и У (фиг. 2). С фотоприемников 17 и 18 сигнал равен нулю. С приходом первого импульса от генератора 19 элемент И 35 открывается. Этот импульс переводит триггер 27 в нулевое состояние. Сигнал перехода из единичного состояния е нулевое переводит триггер 28 р ед ничное состояние, что вызывает срабатывание ключа к и к электрооптическому переключателю nj прикладывается напряжение источника 11 питания. На выходе электрооптическо переключателя П образуется луч, поляризованный под углом 90 относительно направления поляризации пе воначального луча. В результате это луч света, пройдя через кристалл с двойным лучепреломлением () как необыкновенный луч, смещается вниз о иосительно своего первоначального положения на величину шага дискрети зации d, а из peвepcи. счетчик 23 происходит вычитание одной единицы. С приходом второго импульса тригг ер 27 переходит в единичное состояние. Сигнал перекода триггер 27 из нулевого состояния в единичное, пройдя элемент И 32, переводит триггер 29 в единичное состояние. Ключ К срабатывает, и к электрооптическому переключателю П прикладывается напряжение источника 11 питания. На выходе электрооптического переключателя П образуется луч, поляризованный под углом 90° относительно поляризации первонаЧсшьного луча. В результате этого луч света, пройдя кристалл с двойным преломлением () как необыкновенный луч, а через .кристалл (1 как обыкновенный луч, о клоняется от первонэ.чального положения на величину 2d. ПРИ этом из реверсивного счетчика вычитается единица Лнал1®гичный процесс продолжается до прихода восьмого импульса. Реверсившяй счетчик 23 переходит в нулевое состояние. Логическая схема 21 синхронизации подключает к ре.версивному счетчику 23 шину сложения. Далее процесс продолжается до момента засветки фотоприемника 18. Сигнал с фотоприемниКа 18 поступает на элемент И 37 и на линию 38 задержки. Сигнал с выхода линии 38 задержки отстает от сигнала на ее входе нэ промежуток времени, который меньше периода следования импульсов с генератора 19. Сигнгш с выхода линии задержки поступает на элемент ШШ-НЕ 40. Элемент И35 закрывается, прекращая доступ сигналов с генератора 19 импульсов на логический блок 25 и реверсивный сч чик 23, а элемент И37 открывается и сигналы с генератора 19 импульсов начинают поступать в .логический бло 26, где происходит процесс, аналоги ный рассмотренному. Предположим, что до моментазасветки фотоприемни ка 17 световое пятно сместилось со светрчувстЕительной поверхности фо.топриемника 18. I результате этого элемент И 37 закрмлся, и тем саь«м прекратилось поступление импульсов г логический блок 26 и реверсивный счетчик 22. На выходе дифференцирующей цепочки 39 появился импульс, который перевел триггер 41 в единичное состояние. Сигнал на выходе триггера 41 поступает на рлементы ИЛИ-НЕ 40 и 36 и на дифференцирующую цепочку 42. На выходе дифференцирующей цепочки 42 формируется сигнал, который переводит реверсивный счетчик 23 в нулевое состояние, схему 21 .синхронизации и триггеры 27-31 - в исходное состояние и поступает на линию 43 задержки. Сигнал с выхода линии 43 задержки поступает на блок 24 памяти и триггер 41. Из блока 24 памяти в реверсивный счетчик 23 вводится цифровой эквивалент, равный 2 импульсов. Триггер 41 переходит в нулевое состояние. В результате этого сигнал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 40 открывает схему И 35. С генератора 19 начинают поступать импульсы в логический блок 25 и в реверсивный счетчик 23 до момента засве.тки фотоприемника 18. В этот момент времени в реверсивном счетчике 22 имеется информация, которая отличается от исходной. Поэтому процесс определения координаты X продолжается, а не начинается от исходного состояния.- Н моменты засветки фотоприемника 17 элемент И 37 прекращает доступ сигналов с генератора 19 импульсов на логический блок 26. В реверсивных счетчиках 22 и 23 имеется информация о координатах светового пятна в данный момент времени. Знак отклонения светового пятна от оси визирования определяется по состоянию логических схем 20 и 21 синхронизации. Таким образом-, при снабжении измерителя блоком памяти, включенным в цепь измерения перемещения по одной из координат и соединения реверсивного счетчика последней с блоком логики, расширяются функционсшьные возможности измерителя. Формула изобретения Дискретный измеритель, смещения светового пятна от оси визирования по авт.св.- М 737781, о т. л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен блоком памяти, вход которого подключен к четвертому выходу блока логики, а выход - к входу записи реверсивного счетчика одной из координат, а вход установки нуля последнего соединен с пятым выходом блика логики. Лоточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 737781, кл. G 01 В 11/00,,1976 (прототип).

20

44-4 Т

С

25

Т

W--T

1.

JU I

/5

//

/

//

rr-rfi

D

L/6 5 J)

фиг/

EL

П/7 /7 /7i /7jf Л1 ni /7/ /7 I