Фотоследящая система для измерения деформаций объекта Советский патент 1983 года по МПК G01B11/16 

; Изобретение относится к измерительной технике, и более конкретно к ав.томатическим фотоследящим системам для дистанционного измерения деформаций.

Известно устройство для измерения деформаций, содержащее осветитель, метки, фотоприемники, подключенныек системе автоматического слежения, выполненной в виде Дьух каналов ij.

Недостатком такогр устройства яв.ляется низкая точность измерения, вследствие малого быстродействия следящей системы.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является фотоследящая система для измерения деформаций объектаг содержащая осветитель, предназначенный для освещения контрастных меток, нанесенных на объект, два параллельных измерительных канала, каждый из .которых выполнен в виде последовательно включенных фотодатчика, усилителя мощности и исполнительного элемента, а также регистратор, подключенный к обоим иамярительным канешам f2.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений

вс.педстзие большой чувствительности системы к освещенности меток.

Цель изобретения-- повышение точности измерений путем повьвиения быстродействия измерительной системы.

Поставленная цель достигается тем, что фотоследяиая система для измерения деформаций объекта, содержащая осветитель, предназначенный

10 для освещения контрастных меток, нанесенных на объект, два парашлельных измерительных канала, каждый из которых выполнен в виде фотодатчика, усилителя мощности и исполнительного

15 элемента, а также регистратор, подключенный к обоим измерительным каналам, снабжена двумя оптическими блоками, выполненными каждый в-виде установленных вдопь оптической лин20зы щелевой диАфраглел, коллективной линзы и светофильтра, двумя усилителями-ограничителями, двумя блоками поиска, выполненными в виде последовательно включенных фильтра

25 и генератора поиска, двумя блоками обработки информации, выполненными каждь1й в виде последовательно включенных интегратора и сглаживающего фильтра, исполнительный элемент вы30полнен в виде дифференциального соленоида с подвижным сердечником, щелевая диафрагма установлена на сердечнике соленоида, усилитель-ограничитель включен между фотодатчиком и усилителем мощности, интегратор и сглаживающий фильтр включены между усилителем-ограничителем и регистратором, а фильтр и генератор поиска включены между .дифференциальным соленоидом и усилителем мощности

На фиг. 1 изображена блок-схема фотоследящей системы на фиг. 2 представлены диаграммы напряжений: Q - на выходе усилителя-ограничителя; - усилителя мощности, 2 - на выходе регистратора.

Фотоследя1цая система для измерения деформаций состоит из осветителя 1, контрастных меток 2 и 3 и двух идентичных измерительных каналов 4 и 5, подключенных к регистратору 6. Каждый канал выполнен в виде установленных вдоль оптической оси объектива 7, щелевой диафрагмы 8, коллективной линзы 9 и фотодатчика 10, подключенных к нему последовательно усилителя-ограничителя 11, .усилителя 12 мощности, и исполнительного элемента, выполненного в виде дифференциального соленоида 13 с подвижным сердечником 14, на котором установлена щелевая диафрагма 8, между выходом усилителя-ограничителя 11 и регистратором 6 подключены последовательно интегратор 15 и сглаживающий фильтр 16, а между дифференциальным соленоид-ом 13 и одним из входов усилителя 12 мощности пСдключены последовательно (фильтр 17 и генератор 18 поиска.

Работа устройства осуществляется следующим образом..

Изображение метки 2 проектируется с помощью объектива 7 на щелевую диафрагму 8 и далее через коллективHiJ-ю линзу 9 на фотодатчик 10, подключенный к усилителю-ограничителю 11, который усиливает и ограничивает сигнал фотодатчика. 10.

Далее сигнал поступает на вход усилителя 12 мощности, к выходу которого подключен дифференциальный соленоид 13, являющийся исполнительным элементом системы. Система работает ло границе контрастной метки 2, в режигие непрерывного сканирования, т.е. сердечник 14 колеблется вблизи положения равновесия. При попадании в фотодатчик 10 освещенного участка метки 2 в усилителе 12 мощности вырабатывается электрический сигнал, который заставляет перемещаться сердечник 14 дифференциального соленоида 13 таким образом, чтобы закрепленная на нем щелевая диафрагма 8 переместилась в положение, при котором на нее будет проектироваться темный участок изобра1жения метки 2. В этом случае полярность сигнала фотодатчика 10 меняется и сердечник 14 перемещается в другую сторону до тех пор, пока на щелевую диафрагму 8 не будет проектироваться светлый участок метки 2. Таким образом, щелевая диафрагма 8 непрерывно сканирует изображение метки 2. При смещении метки 2 происходит изменений тока фотодатчика 10

0 и сердечник 14 переходит в новое положение равновесия, которое поддерживается разбалансом токов за период колебания усилителем 12 мощности. Сигнал с усилителя-ограничителя 11

5 поступает на интегратор 15 и далее на оглаживающий фильтр 16, где выделяется постоянная составляющая напряжения, которая является выходным напряжением канала 4. Это напряже0 ние поступает на регистратор 6, где оно суммируется с таким же сигналом канала 5, работа которого аналогична.

При срыве слежения или включении системы сигнал фотодатчика 10 отсут5 ствует, на вход фильтра 17 не поступает, напряжение, запирающее генератор 18 поиска, он начинает вырабатывать импульсы, .частота которых ни же частоты сканирования диафрагмы 8, которые заставляют перемещаться сердечник 14 дифференциального соленоида из одного крайнего положения в другое. При попадании изображения метки 2 на щелевую диафрагму 8 фотодатчик 10 вырабатывает сигнал,

5f который после усиленияи ограничения в усилителе-ограничителе 11 поступает на фильтр 17 и запирает генератор 18 поиска.

Система переходит в режим скани0 рования. Таким образом осуществляется поиск и сопровождение метки 2.

При исследовании образцов 19 с высокой температурой в оптическую схему системы вводится светофильтр 20,

5 который исключает прямое воздействие тепла на-фотодатчик 10.

Предлагаемая фотоследящая измерительная система обладает рядом преимуществ перед известными автоматиg ческими устройствами того же назначения.

Предлагаемая установка оптического устройства фотоэлектрических преобразователей и использование

дифференциального соленоида, объединяющего функции сканатора и испол-, нительного элемента системы, позволили отказаться от громоздких механических устройств, двигателей, ре0 дукторов, применяемых в известных

фотоследящих системах. Это значительно увеличило быстродействие системы, fee надежность и упростцло конструкцию фотоследящей системы, что расши5 Рило возможности экспериментатора. Формула изобретения .Фотоследящая система для измерения деформаций объекта, содержащая осветитель, предназначенный для освещения контрастных меток, нанесенных на объект, два параллельных канала, каждый из которых выполнен в виде фотодатчика, усилителя мощности и исполнительного элемента, а также регистратор, подключенный к обоим измерительным каналам, о т ли чающаяся тем, что, с целью повышения точности, она снабжена двумя оптическими блоками, выполненными каждый в виде установлен ных вдоль оптической оси линзы щеле вой диафрагмы, коллективной линзы и светофильтра, двумя усилителямиограничителями, двумя блоками поиска, выполненными в виде последовательно включенных фильтра и генерат ра поиска, двумя блоками обработки информации, выполненными каждый в виде последовательно включенных интегратора и сглаживающего фильтра, исполнительный элемент выполнен в виде дифференциального соленоида с подвижным сердечником, щелевая диафрагма установлена на сердечнике дифференциального соленоида, усилитель-ограничитель включен между фотодатчиком и усилителем мощности, интегратор и сглаживающий фильтр включены между усилителем-ограничителем и регистратором, а фильтр.и генератор поиска включены между дифференциальным соленоидом и усилителем мощности. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР If 326454, кл. Q01 В 11/1б, 1970. 2. Авторское свидетельство СССР № 632898, кл. CfOl В 11/16, 1978 (прототип).

С1

э

-и, Jc,

Фиг.