PL94172B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest czujnik laserowy sluzacy do okreslenia odleglosci od czujnika do przedmiotu.

Znane sa urzadzenia do okreslania odleglosci po¬ lozenia przedmiotów, w których os optyczna u- kladu oswietlajacego zlozonego z promiennika i soczewki skupiajacej przecina sie pod katem z osia optyczna odbiornika zlozonego z ruchomego zwierciadla umieszczonego w mechanizmie nape¬ dzanym mikrosilnikiem, ukladu optycznego oraz fotoelementu.

Mikrosilnik jest sprzezony z fotoelementem tak, ze przy osiagnieciu maksymalnej wartosci sygnalu z fotoelementu silnik zatrzymuje sie ustawiajac jednoczesnie ruchome zwierciadlo w pozycji po¬ miarowej okreslajacej odleglosc od obserwowanego przedmiotu. W polozeniu zwierciadla, w którym maksymalna ilosc energii promienistej emitowana przez uklad oswietlajacy i odbita od przedmiotu dochodzi do fotoelementu kat skrecenia zwier¬ ciadla jednoznacznie okresla odleglosc od przed¬ miotu. Glówna wada tego typu urzadzen jest ko¬ niecznosc wyposaz-enia ich w precyzyjne i zlozone mechanizmy ze specjalnymi mikrosilnikami ulega¬ jacymi czestym uszkodzeniom.

Znane sa równiez urzadzenia dzialajace na po¬ wyzej podanej zasadzie zawierajace uklad oswie¬ tlajacy i fotoelement z ukladem zbierajacym bez ruchomego zwierciadla, jednak urzadzenia te po¬ zwalaja na okreslenie tylko jednej, stalej odle- glosci do której dane urzadzenie jest zastosowane.

Celem wynalazku jest wykonanie czujnika lase¬ rowego, który nie posiadalby wad znanych urza¬ dzen oraz umozliwialby dokonanie pomiarów od¬ leglosci do przedmiotu na który zostanie skiero¬ wana wiazka promieniowania, a przy zastosowa¬ niu ruchomej siatki dyfrakcyjnej umozliwial przy¬ blizone okreslenie ksztaltu powierzchni przedmio¬ tu oswietlonej wiazka promieniowania.

Cel ten zostal osiagniety przez wykonanie czuj¬ nika laserowego, w którym os optyczna oswietla¬ cza tworzy kat ostry z osia optyczna odbiornika, przy czym w osi optycznej zródla promieniowania znajduje sie promiennik laserowy z umieszczona w jego czynnym obszarze promieniowania siatka dyfrakcyjna, a w osi optycznej odbiornika znaj¬ duje sie zbierajacy uklad optyczny, w którego plaszczyznie obrazowej umieszczona jest matryca fotoelementów.

Wynalazek pozwala na okreslanie odleglosci i przyblizonego ksztaltu [powierzchni przedmiotu os¬ wietlonej wiazka promieniowania.

Wynalazek zostanie blizej objasniony na przy¬ kladzie wykonania czujnika laserowego przedsta¬ wionego schematycznie na rysunku.

W korpusie 1 osadzony jest laser 2 z umiesz¬ czona przed nim siatka dyfrakcyjna 3 umocowana w mechanizmie 4. Na drodze odbitej wiazki pro¬ mieniowania lasera 2 znajduje sie anamorfotyczny uklad optyczny 6, matryca fotoelementów 7, uklad 941723 94 172 4 8 wzmacniaczy, wskaznik pomiarowy 9 i zasilacz . Pomiaru odleglosci za pomoca czujnika doko¬ nuje sie w opisany ponizej sposób.

Siatka dyfrakcyjna 3 dzieli wiazke promienio¬ wania emitowana przez laser 2 na kilka wiazek swietlnych polozonych w jednej plaszczyznie. Zes¬ pól tych wiazek pada na znajdujacy sie przed czujnikiem przedmiot lub przedmioty tworzac na ich powierzchni zespól jasnych punktów swietlnych.

Te punkty swietlne znajduja sie zawsze w polu widzenia ukladu optycznego 6 odbiornika. Uklad optyczny 6 jest anamorfotycznym ukladem optycz¬ nym, który odbiera energie promienista i skupia ja w postaci ounktów. swietlnych w plaszczyznie ob¬ razowej ukladu, w której umieszczona jest ma¬ tryca 7 fotoelementów. Zadaniem ukladu anamor- fotycznego jest zwiekszenie odleglosci miedzy ob- ra^mi ^szczególnych punktów swietlnych na po¬ wierzchni" matryc fotoelementów.

Miejsce powstania w plaszczyznie obrazowej u- kladu anamorfotycznego obrazu punktu swietlnego zogniskowanej energii odbitej od przedmiotu jest wyznaczone odlegloscia L miedzy siatka dyfrak¬ cyjna 3, a namierzonym przedmiotem. Obraz kaz¬ dej pojedynczej wiazki promieniowania lasera pow¬ staje na jednym z fotoelementów tworzacych jedna kolumne. Fotoelementy pozostalych kolumn odbie¬ raja obrazy pozostalych pojedynczych wiazek roz¬ dzielonego promieniowania laserowego. Pozycja ob¬ razu w kolumnie t. zn. przyporzadkowanie go do danego wiersza zalezy od odleglosci do przedmiotu.

Danemu przedzialowi odleglosci Lx—L2 przypo¬ rzadkowany jest pierwszy wiersz matrycy fotoele¬ mentów. Nastepnemu przedzialowi odleglosci L2— L3 przyporzadkowany jest nastepny wiersz matry¬ cy i tak analogicznie az do wyczerpania calego zakresu pomiarowego. Sygnaly z fotoelementów matrycy doprowadzone sa do ukladu 8 wzmacnia¬ czy, a stad do wskazników pomiarowych 9.

Przez pomiar wiazka rozdzielana na kilka poje¬ dynczych lezacych w jednej plaszczyznie wiazek promieniowania okresla sie przyblizony ksztalt krawedzi przeciecia oswietlanego przedmiotu plaszczyzna tych wiazek. Przez obrócenie siatki dyfrakcyjnej 3 przy pomocy mechanizmu 4 o kat np. 90° zmienia sie o ten sam kat polozenie plaszczyzny wiazek promieniowania. Tworzy sie równiez nowa krawedz przeciecia przedmiotu plaszczyzn promieniowania prostopadla do po¬ przedniej. Nowy pomiar krawedzi przekroju lacz¬ nie z pomiarem poprzednim pozwala na przybli¬ zone okreslenie ksztaltu powierzchni przedmiotu zwróconej w strone czujnika.

Claims (5)

Zastrzezenia patentowe

1. Czujnik laserowy, w którym os optyczna oswietlacza tworzy kat ostry z osia optyczna od¬ biornika, znamienny tym, ze w osi oswietlacza 20 znajduje sie promiennik laserowy (2) z umieszczona w jego czynnym obszarze promieniowania siatka (3) dyfrakcyjna, a w osi optycznej odbiornika znaj¬ duje sie zbierajacy uklad optyczny (6), w którego plaszczyznie obrazowej umieszczona jest matryca 25 fotoelementów (7).

2. Czujnik laserowy wedlug zastrz. 1, znamienny lym, ze siatka (3) dyfrakcyjna umocowana jest obrotowo w mechanizmie (4).

3. Czujnik laserowy wedlug zastrz. 1, znamienny 30 tym, ze zbierajacy uklad optyczny (6) jest ukladem anamorfotycznym.

4. Czujnik laserowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze matryca (7) fotoelementów jest matryca prostokatna o elementach uporzadkowanych w wier- 35 szach i kolumnach.

5. Czujnik laserowy wedlug zastrz. 4, znamienny tym, de kazda kolumna matrycy przeznaczona jest do odbioru obrazu jednej wiazki promieniowania, a kazdy wiersz przyporzadkowany jest jednemu 40 przedzialowi pomiarowemu. 10 1594 172 / Z 4 A H