SE430539B - Fiberoptiskt metsystem for metande, hanterande och bearbetande organ - Google Patents

Description

ß 10 15 20 25 30 8201872-2 av adaptiva styrsystem, vilka har möjlighet till att anpassa sig till förändringar i utrustningens omgivning, vad gäller t ex operats positio- nering och mekaniska egenskaper.

Ett stort behov föreligger att förse manipulatorer och liknande inom verk- stadsindustrin med känsel. Flera olika typer av givare finns föreslagna i litteraturen (kapacitiva, induktiva, resistiva, akustiska och optiska) men ingen typ kan samtidigt ge stora mätavstånd och små givardimensioner för direkt montering i griporgan, verktyg och dylikt.

De viktigaste mätstorheterna inom verkstadsindustrin hänför sig till upp- mätning av operats position relativt verktyg, gripklor och andra bearbet- ande/hanterande organ. Positioneringsbestämningen inbegriper flera stor- heter, som läget hos en punkt på operatet, avståndet.till ett ytsegment _ på operatet, vinkeln hos ett ytsegment på operater relativt ett ytsegment hos det bearbetande/hanterande organet, läget hos en kant eller ett hål hos operatet o s v.

Ett önskemål vid dessa mätningar är billiga givare i miniatyrutförande (< 2 x 5 mm), som enkelt kan monteras in på olika ställen hos bearbetande/ lhanterande organ eller speciella utrymmessnåla mätorgan, och som på rela- tivt stora avstånd (> 10 mm) noggrant kan mäta en ytas avstånd och vinkel relativt organet. Med de induktiva, kapacitiva och optiska mätgivare, som finns idag, är detta ej möjligt, då större mätavstånd oftast ger utrymmes- krävande givare om noggrannheten skall bibehållas.

I föreliggande uppfinning presenteras en givare, som med en storlek av 1 x 3 mm på avstånd upp till 100 mm har potentialen att mäta avståndet till ett ytsegment med en noggëannhet av 10/um och som samtidigt kan mäta ytseg- mentets vinkel relativt en dylik linje mellan givare och ytsegment med bättre än 1 vinkelgrad. Samma givare kan dessutom användas för mätning av en ytas färg, glans och rörelsehastighet. För anslutning av givaren till mätelektro- nik används en optisk fiber, vars diameter kan vara så liten som 100/um, vilket tillsammans med givarens små dimensioner gör det möjligt att t ex i en robots griporgan montera in ett stort antal givare för att ge "robot- handen" beröringsfri vinkel- och avstånds"känsel" i ett stort antal olika riktningar. Mätsystemet enligt uppfinningen kännetecknas därav, att mät- objektet är anordnat att via givaren belysas av minst en optisk fiber sedan 10 15 20 25 30 35 8201872-2 ljuset från nämnda fibers ändyta/ändytor, och/eller från annat/andra ljus- ledande elements ändyta/ändytor, av en eller flera optiska linser transfor- merats tillett eller flera mot nämnda ändytas/ändytors avbildninglavbild- ningar konvergerande strålknippe(-n), att givaren eventuellt tillsammans med andra givare av samma typ, är monterad på eller i ett med ett elektro- niskt styrsystem positionerbart mätande och/eller hanterande och/eller bearbetande organ, att mätsignalerna från mätelektroniken är anordnade att påföras nämnda styrsystem för styrning av nämnda organs positionering rela- tivt mätobjektet, att vid denna positionering givaren i något skede är anordnad att manipuleras mot nämnda mätobjekt, samt att därvid minst ett _ referensavstånd mellan givaren och mätobjektet bestämmes som det avstånd, vid vilket den från mätobjektet in i minst en av nämnda optiska fibrer reflekterade ljussignalen uppnår ett lokalt extremvärde, vilket inträffar då nämnda optiska fibers ändyta/ändytor och/eller nämnda ljusledande ele- ments ändyta/ändytor avbildas på mätobjektet. Detta system innebär således” en lösning av ovan angivna problem.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare med hjälp av fig 1-15, där fig 1 visar ett mätsystem för mätning av avståndet till ett mät- objekt och mätobjektets lutning i rymden relativt givarens centrumaxel, fig 2 de spektrala sambanden för givaren i fig 1, fig 3 en mätpinne med inmonterade givare enligt fig 1, fig N-10 olika givarutformningar med ljus- ledande element kopplande ljus till olika positioner framför givarlinsen, fig 11 en givare med två linser för mätning av större avstånd, fig 12 en givare som både kan mäta i sin längsriktning och vinkelrätt mot denna rikt- ning, fig 13 och 1H givare med symmetrisk respektive osymmetrisk dichroisk bländare och fig 15 en givare med två linser och osymmetrisk diohroisk bländare och dichroisk skärm vid en av ljusledarna.

I fig 1 visas ett komplett system med mätelektronik E, optisk fiber 20, givare G och mätobjekt M. Fig 1b visar givaren G sedd från mätobjektet M.

Med det visade mätsystemet kan med stor noggrannhet avståndet längs syft- linjen 26 mellan G och M samt mätobjektets ytsegments 27 vinkel Y relativt syftlinjen 26 både i figurens plan och vinkelrätt mot figurens plan mätas.

Med hjälp av omkopplaren 13 (fíg 1) kopplas ljuskällorna, som kan vara lys- eller laserdioder, en och en till drivförstärkaren 12, vilken med hjälp av regulatorn 11, skíllnadsbildaren 10, detektorförstärkaren 9 och fotodetek- torn 8 ser till att ljuskällorna alltid avger proportionellt relativt varandra 10 15 20 25 30 35 8203872-2 lika mycket ljus till den optiska fibern 20 via förgreningarna 5 och 6.

Utkoppling av reglerljus till detektorn 8 göres med hjälp av en beamsplitter 7 i den optiska fibern 20. En del av det ljus som kommer tillbaka från fi- bern kopplas av förgreningen 6 till fotodetektorn 1U, vars fotoström för- stärks av förstärkaren 15, samplas av samplingsdonet 16 och omvandlas till digital form av A/D-omvandlaren 17. Omkopplingen av 13, sampligen i 16, A/D-omvandlingen i 17 och mätvärdesinmatningen till donet 18 styras av det gemensamma styrorganet 19. Efter nödvändig signalbehandling i signalbehand- lingsdonet 18 av detektorsignalvärdena erhållna vid excitering av givaren G med respektive ljuskälla 1-H erhålles mätsignalerna S1, S2 och S3, där S1 anger mätobjektets avstånd till givaren och S2 och S3 ytsegmentets 27 två vinklar i rymden relativt linjen 26.

Givaren G består av ett interferensfilter 21, en optisk spacer 22, en “graded index" lins 23 och interferensfilter 2ü, allt sammanfogat till en kompakt cylinder, vars ändyta mot mätobjektet M visas i fig 1b. Denna ändyta består av fyra fält 2Ha-d, där minst två har skilda transmissionsspektra.

För att kunna förklara mätsystemets funktion krävs en kännedom om de spekt- rala sambanden i mätsystemet. Dessa visas i fig 2, där 28, 29, 30 och 31 är ljuskällornas 1, 3,2 respektive Ä emissionsspektra, 32 filtrets 21 reflexions- spektrum, 33 filtrets 2Äa och 3H filtrets 2Hc transmissionsspektrum. Ändytë segmentet 24b har ett transmissionsspektrum, som erhålles som skärningen mellan 33 och 3Ä,och 2Äd är helt utan något filter.

Om vi nu antar att fem givare G1-G5 enligt fig 1 är monterade på en mätpinne 35 enligt fig 3 och att mätpinnen först skall föras nedåt av t ex en robctarm för att med givarens G5 hjälp ställa in mätpinnen vinkelrätt mot en yta, motsvarande ytsegmentet 27âi fig 1, då avståndet till detta är 10 mm. Då mätpinnen närmar sig ytan reflekteras av denna snart en ökande detekterbar ljusmängd av ljuset från ljuskällan 3 tillbaka in i fibern 20 via linsen 23.

Denna rörelse får fortsätta till dess att maximal ljusintensitet erhålles till detektorn 14. Då detta är fallet skär syftlinjen 26 ytsegmentet 27 (enligt fig 1) på ett avstånd som ger avbildning av fiberns 20 ändyta (i givaren) på ytsegmentet 27. Detta referensavstånd bestämmas av linsens 23 axiella brytningsindexvariation, linsens 23 längd samt spacerns 22 tjocklek och väljes så nära som möjligt det oftast förekommande mätavståndet (i detta fall 10 mm). Med bibehållet referensavstånd mellan givare och mätobjektsyta 10 15 20 25 30 35 8201872-2 vinklas nu mätpinnen 35 först i xz-planet och sedan i yz-planet samtidigt som ljuskällorna B och 3 respektive 2 och 3 omväxlande exciterar givaren.

I fig 1 antages z-axeln peka från mätobjektet 25 i syftlinjens 26 riktning, x-axeln i papperets plan och y-axeln vinkelrätt mot papperets plan. Då ljus- källan Ä användes vid uppriktning i xz-planet kommer ytsegmentet 27 att belysas genom 2Uc och 2Ud, varför med den utformning som filtren enligt fig 1b har detektorsignalen kommer att öka då vinkeln ïpökar, till en gräns, som bestämmes av givarens apertur. Då ljuskällan 3 används kommer samtliga fyra filter 2Äa-d att transmittera ljus till ytsegmentet 27 och' detektorsignalen ökar då f närmar sig 900. Således erhålles vid rät vinkel i xz-planet maximal detektorsignal vid användning av ljuskällan 3, sam- tidigt som detektorsignalen vid användning av ljuskällan N ger direkt in- formation om vinkeln 79 ökar eller minskar. Motsvarande injustering av mät- pinnen göres sedan i yz-planet under motsvarande användning av ljuskällorna 2 och 3.

På detta sätt kan givaren G5 i fig 3 användas för att ytterst noggrant posi- tionera mätpinnen 35 på ett referensavstånd från och i rät vinkel till ett ytsegment hos mätobjektet. Genom att sedan utnyttja kända samband mellan avvikelse i avstånd samt avvikelser från räta vinklar i xz- och yz-planen och detektorsignalförhållanden S1, S2 och S3 kan manipulatorn föras i önskad position i förhållande till mätobjektet. För denna analoga mätning användes även ett referensljus, genererat av ljuskällan 1. Detta ljus reflekteras i filtret 21 och motsvarande detektorsignal ger ett mått på det optiska syste- mets dämpning fram till givaren och användes för kompensation av variationer hos denna dämpning. Om i stället för denna kompensation en signal, som anger i vilken riktning mätpinnen rör sig relativt mätobjektet och/eller ett utökat mätområde önskas, kan filtret 21 tillsammans med ett filter 37 användas för att välja referensavstånd enligt fig H, varvid 32 i fig 2 utgör transmissions- kurvan för filtret 37. En ljusledande kanal 36 kommer enligt fig H att skjuta fram bildplanet av en del av fibern 20 och resultatet blir, att två referens- avstånd erhålles. Genom att den ljusledande kanalen 36 förses med filtret 37 kommer det större referensavståndet endast att erhållas då ljuskällan 1 an- vändes, samtidigt som det mindre referensavståndet endast erhålles då ljus- källan 3 användes. Mellan referensavstånden vid användning av ljuskällorna 1 och 3 kommer motsvarande detektorsignaler att minska respektive öka då mätpinnen närmar sig mätobjektet samt öka respektive minska i motsatta fallet. n 10 15 20 25 30 35 8201872-2 Denna möjlighet att låta den optiska fibern 20 avslutas på olika avstånd från linsen 23 kan utnyttjas för att erhålla ett stort antal referens- avstånd, varvid en cykliskt varierande detektorsignal erhålles då givaren närmar sig mätobjektet. Genom att helt enkelt räkna antalet cykler hos de- tektorsignalen kan ljusförändringar mätas och givaren blir därigenom digital till sin natur. I fig 5 visas ett exempel på en sådan digitalt arbetande givare, där fibern 20 med hjälp av ljusledare 36 av olika längd är optiskt ' kopplad till linsen 23. För en ljusledarlängd har filtret 37 införts, vari- genom ett absolut referensavstånd erhålles, utgående från vilken absolut- läget kan beräknas genom att räkna antalet cykler detektorsignalen genomgår, räknat från det absoluta referensavståndet. Ju fler referensavstånd som in- föres desto mindre blir de cykliska detektorvariationerna och till slut er- hålles en givare med ett kontinuerligt utsträckt mätområde. Det senare er- hålles om den optiska fibern 20 snedslipas, eller såsom visas i fig 6, ett fiberknippe 38 mellan fibepn 20 och linsen 23 snedslipas. I fig 6 har fiber- knippet 38 givits en plan sned yta, men genom att välja olika geometrier hos fiberknippeytan kan olika kalibreringskurvor för givaren erhållas.

I fig R-6 kopplas den optiska fibern 20 till linsen 23 med hjälp av en eller flera ljusledande organ för erhållande av olika referensavstånd. För att kunna selektera referensavstånd förses de ljusledande organen med optiska filter, vars transmissionskurvor anpassas till emissionskurvorna hos de ljus- källor i mätelektroniken, med vars hjälp referensavstånden selekteras. Ett annat sätt att selektera referensavstånd visas i fig 7, där två referensav- stånd erhålles genom användning av två optiska fibrer Ä5 och H6 mellan mät- elektroniken och givaren, och där den ena fiberns H5 ändyta befinner sig på större avstånd än den andra fiberns 46 ändyta från linsen 23. Ljuskällorna 39 och 40 kopplas av 51 växelvis till drivkretsen H7, varigenom ljus växelvis via fiberförgreningarna 43 respektive HH kopplas till givaren genom fibrerna Ä5 respektive ßö. Det i givaren reflekterade ljuset kopplas till en del till- baka in i fibrerna H5 och Ä6 för att via förgreningarna 43 respektive 43 detekteras av fotodetektorerna 41 respektive Ä2, vars detektorsignaler samp- las av samplingsdonen ÄB respektive H9 för erhållande av mätsignaler till beräkningsdonet 50. Ljuskällan 39 kommer med givarkonstruktionen enligt fig 7 att ge ett mindre referensavstånd än ljuskällan Ä0 och detektorsignalerna från H1 respektive H2 kommer att erhålla maximala värden då respektive refe- rensavstånd föreligger. 10 15 20 25 30 35 8201872-2 Om fibrerna H5 och H6 placeras bredvid varandra på samma sida om linsens 23 centrumaxel 52 kommer vid avvikelse från referensavstånd ljus att kunna kopp- las över från en fiber till en annan, se fig 8. Då ljuskällorna 39 respek- tive H0 används kommer vid referensavstånden därvid detektorsignalerna från H2 respektive H1 att ha minima, vilket ger en säkrare detektering av refe- ' rensavstånden, då inga reflexer i cptiksystemet kan försvåra extremvärdes- mätningen.

Om fibrerna H5 och H6 placeras bredvid varandra på samma avstånd från linsen 23 kan enligt fig 9 läget hos en kant mätas, samtidigt som indikering ges då mätobjektets 25 yta 27 är vinkelrät mot den optiska axeln 52. Då det se- nare är fallet erhålles nämligen lika mycket ljus tillbaka in i fibern H5 då denna transmitterar ljus från 39 som erhålles tillbaka i fibern H6 då ljuskällan H0 är tänd. Genom användning av tre fibrer med separata ljus- _ källor kan således axeln 52 ställas in som normal till ytan 27. Då en kant 53 kommer framför givaren enligt fig 9 erhålles en abrupt sänkning av nivån hos signalen från detektorn H1, som är kopplad till fibern H5, vilket inne- bär att kantens 53 läge noggrant kan bestämmas. Det bär även påpekas, att reflexerna tillbaka in i fibern H5 och H6 moduleras av variationer hos ref- lexionsförmågan hos ytan 27, något som direkt kan utnyttjas för mätning av ytans 27 hastighet genom att detektorsignalerna påföres en korrelator, som kan inrymmas i 50.

I stället för att använda två fibrer H5 och H6 mellan givare och mätelektro- nik enligt fig 7-9, kan våglängdsselektering av fiberändytor göras enligt fig 10. Fibern 20, som är kopplad till mätelektronik med utformning enligt fig 1, är via förgreningen SH ansluten till fibrerna 20a och 20b. Ändytorna hos dessa fibrer har försetts med optiska filter 55 och 56, vilka selektivt transmitterar ljus från va? sin ljuskälla i mätelektroniken.

För att erhålla större utrymme vid design av givaren, speciellt vid önske- målet att ha flera referensavstånd på större avstånd från givaren, så utgör ett dubbellinssystem (eventuellt trippellinssystem) enligt fíg 11 en attrak- tiv lösning. Ljus från fibrerna H5a-c kommer att kunna kopplas över till respektive fiber H50-a och vice versa av en mätyta framför givaren. Med detta system av tre fiberändytor per lins kan sex referensavstånd erhållas.

Dessa motsvarar maximal ljuskoppling mellan fibrerna a och c, a och b, b och b, a och a, b och a samt c och a. Referensavstånden kan mätas upp 10 15 20 25 30 35 js2o1s72-2 var för sig genom att fibrerna H5a-c och 46a-c är kopplade till var sin ljuskälla och var sin fotodetektor eller genom att fibrerna våglängds- selekteras, jämför fig 10. Om samtliga fibrer Å5a~c och Äöa-c kopplas direkt till en gemensam fiber 20 erhålles inget absolut referensavstånd, men dock cykliska detektorsignalvariationer, vilka kan användas för bestämning av t ex rörelser hos mätpinnen 35 i fig 3. Vid stora avstånd till mätobjektet erhålles därvid ingen detektorsignal, men för avstånd mellan största och minsta referensavstånd erhålles en cykliskt varierande detektorsignal.

Om fibrerna Uša-c ersättes av en enda snedslipad fiber försvinner dessa cyk- liska detektorvariationer och i stället erhålles en analogt varierande detek- torsignal med mätvärdet, vilket kan vara att föredraga vid manipulatortillämp- ningar, där reglersignaler kräves även på stora avstånd från referensavstån- det.

I analcgi med fig 9 och 10 kan ändytorna hos fibrerna 45a-c och Uöa-c mon- teras på samma avstånd från linserna 23a respektive 23b, varigenom givaren i fig 11 noggrant kan detektera en kants 53 läge, jämför fig 9. Då läget hos en sådan kant bestämts önskar man ofta sänka en mätpinne enligt fig 3 för att med givarnas G1-G4 hjälp följa den yta som tillsammans med den tidi- gare uppmätta ytan (27 i fig 9) bildar den detekterade kanten 53. Härvid är det viktigt att ha en så smal mätpinne som möjligt. Hur detta erhålles visas i fig 12, där givaren enligt fig 10 kompletterats med ett snedställt inter- ferensfilter 57, fastsatt på ett prisma 58, varigenom man med hjälp av våg- K längdsselektering kan välja mätriktning, antingen rakt fram eller åt sidan (till höger respektive uppåt i fig 12). Om fibern 20 förses med en roterbar optisk kontakt 59 kan hela givaren roteras och därigenom kanters riktningar avkännas och sidoytor följas.

Som nämnts i anslutning till fig 4, 5, 6 och 7 kan flera referensavstånd (definierade såsom lokala extremvärden hos detektorsignalerna) erhållas, genom att ljus kopplas till linsen 23 från filterändytor på olika avstånd från linsen. Ett annat sätt att erhålla väldefinierade avstånd, som även kan kallas referensavstånd, är att använda dichroiska bländare enligt fig 13.

Om filtren 21a och b har reflexionsspektrat 32 enligt fig 2, så kommer ljus från ljuskällan 1 att blockeras av filtren 21a och b, medan ljus från ljus- källan 3 transmitteras. Därigenom kommer ljus från 1 att ütsättas för en mindre apertur i linsen 23 än ljus från 3, som får full linsapertur. Man kal- lar nu detektorsignalen vid användning av ljuskällan 1 för d1 och vid användning 10 15 20 25 30 8201872-2 av ljuskällan 3 för da och bildar skillnaden d3-d1. För stora och små mätav- stånd kommer därvid da-d1 = 0 och d3 kommer att öka då avståndet minskar res- pektive ökar. Då det reflekterade ljuset, som fallet-tillbaka in i fibern 20, nätt och jämnt fyller upp den av filtren 21a och c bildade bländaren, er- hålles väldefinierade avstånd, som ges av att d3-d1 snabbt ökar från värdet noll. Detta inträffar både på givarsidan och mätobjektsidan om det referens- avstånd som definieras är d3:s maximivärde. Således erhålles tre referens- avstånd, vilka kan användas för utökning av mätområde med bibehållen mät- noggrannhet.

Enligt fig 13 har den dichroiska bländaren placerats i graded index linsen 23, vilket för detta delats i två delar 23a och 23b. Delníngen har gjorts på ett sådant sätt att ljuset från fibern 20 är parallellt där filtren är placerade, vilket är fördelaktigt vid användning av interferensfilter. Samma filtermontering kan även utföras för givaren i fig 1: varvid givararrange-i manget enligt fig 1ü erhålles. Den dichroiska bländaren 21a är här osymmet- riskt förlagd i strålgângen, vilket ger möjlighet till att erhålla vinkel- beroende signaler enligt tidigare beskrivning i anslutning till fig 1 och 2.

Dichroiska bländare kan även införas i 2-línssystem enligt fig 15, som skall jämföras med fig 11. Med hjälp av filtret 21a, som kan placeras inuti linsen 23a på samma sätt som i fig 13, kan analogt med beskrivningen till fig 1 mät- objektsytornas vinkelförändring bestämmas till sin riktning. Detta kan även göras om fibrerna 45 och H6 selektivt kan transmittera ljus till givaren och selektivt detektera ljus från givaren. Man kallar ljus från fiber i, detekterat av fiber j, för Lij. Då gäller följande när mätobjektsplanet vri- des relativt de optiska axlarnas 52a och b riktning : Då planet är vinkelrätt mdt axeln 52 erhålles L12 = L21 = maxvärde, medan L11 och L22 fig 15 minskar L12 medan L22 ökar, och når ett maxvärde vid en referens- har låga värden. Om planet från denna vinkel vrides moturs i vinkel, varefter L22 minskar. Om planet vrides medurs i fig 15, från det vinkelräta läget, minskar L12 medan L11 ökar till dess ett maxvärde vid en referensvinkel erhålles, varefter L11 minskar. Således erhålles tre referens- vinklar och möjlighet till bestämning av planets vridningsriktning.

För att vid avståndsmätning avgöra om mätobjektet närmar sig eller avlägs- nar sig från givaren finnes i fig 15 ett filter 56, som ungefär till hälf-

Claims (15)

o 10 15 8201872-2 10 ten täcker en av fibrernas ändytor. Antag att för givarutformningen i fig 15 d1 är detektorsignalen från Ä2 då 45 till givaren leder ljus av en våglängd som transmitteras av 56 och att da är detektorsignalen från 42 då H5 till givaren leder ljus av en våglängd som blockeras av S6. För stora mätavstånd kommer då d -da att vara i det närmaste noll, vilket i idealfallet gäller till dess råferensavståndet uppnås, dvs då d1 = maxvärde. För mindre av- stånd kommer d1-d2 :,d1 och därmed kommer d1-d2 att ha ett stort värde för mätavstånd mindre än referensavståndet och ett litet värde för mätavstånd större än referensavståndet, varigenom entydig information om mätavståndet erhålles. De ovan beskrivna givarutformningarna kan kombineras på ett stort antal sätt för erhållande av optimala mätsystem för mätning av avstånd till ytor, ytors normalriktning (lutning), ytors_rörelsehastighet, ytors begränsningar, ytors reflexionsförmåga och ytors färg. Givarna är speciellt fördelaktiga vid mätning i samband med styrning av bearbetande och/eller hanterande organ i t ex industrirobotar. Utföringsformerna enligt ovan kan varieras på mångahanda sätt inom ramen för nedanstående patentkrav. PATENTKRAV

1. Fiberoptiskt mätsystem för mätning av avstånd mellan en givare (G) och ett mätobjekt (M), av lutningen hos en yta (27) på nämnda mätobjekt (M) rela- tivt en syftlinje (26) mellan givaren (G) och mätobjektet, av läget hos kan- ter och andra topologiska kännetecken hos nämnda mätobjekt, av läget hos variationer i färg eller Élankhet hos mätobjektet, av rörelsehastigheten hos mätobjektet relativt givaren och/eller andra optiskt detekterbara mätstor- heters geometriska pàfiamêtrar, där givaren(G) med minst en ljusledare (optisk fiber 20, H5, H6) är förbunden med en mätelektronikenhet (E), vilken innehåller minst en ljuskälla (1-Ä) och minst en fotodetektor (1Ä)för sänd- ning av ljus till givaren (G) respektive mottagning av ljus från givaren (G), k ä n n e t e c k n a t därav, att mätobjektet (M) är anordnat att via givaren (G) belysas av nämnda minst en optisk fiber (20, Ä5, H6) sedan lju- set från nämnda fibers (20, H5, hö) ändyta/ändytor, och/eller från annat/ /andra ljusledande elements (36, 38) ändyta/ändytor, av en eller flera 8201872-2 11 optiska linser (23) transformerats till ett eller flera mot nämnda änd- ytas/ändytors avbildning/avbildningar konvergerande strålknippe(-n), att delar av det av mätobjektet (M) reflekterade ljuset av minst en av nämnda optiska linser (23) samlas ihop för generering av en ljussignal från giva- ren (G) in i minst en av nämnda optiska fibrer (20, 45, 46), att givaren (G), eventuellt tillsammans med andra givare av samma typ, är monterad på eller i ett med ett elektroniskt styrsystem positionerbart mätande och/eller han- terande och/eller bearbetande organ (35), att mätsignalerna från mätelektro- niken (E) är anordnade att påföras nämnda styrsystem för styrning av nämnda organs (35) positionering relativt mätobjektet (M), att vid denna positione- ring givaren (G) i något skede är anordnad att manipuleras mot nämnda mätobjekt (M), samt att därvid minst ett referensavstånd mellan givaren (G) och mätobjek- tet (M) bestämmes som det avstånd, vid vilket den från mätobjektet (M) in i minst en av nämnda optiska fibrer (20, H5, H6) reflekterade ljussignalen upp- når ett lokalt extremvärde, vilket inträffar då nämnda optiska fibers (20, Å H5, H6) ändyta/ändytor och/eller nämnda ljusledande elements (36, 38) änd- yta/ändytor avbildas på mätobjektets (M) yta.

2. Fiberoptiskt mätsystem enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda en eller flera optiska linser (23) utgöres av s k graded index linser (fokuserande ljusledare).

3. Fiberoptiskt mätsystem enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att vid nämnda positionering givaren (G) i något skede är anordnad att manipuleras med syftet att med en av nämnda optiska linsers (23) optiska axel bilda en önskad vinkel mot ett ytsegment (27) hos mätobjektet (M), samt att därvid givaren (G) är anordnad att vinklas i förhållande till nämnda yt- segment för erhållande av minst en referensvinkel, vilken bestämmes som den vinkel, vid vilken den frånåmätobjektet (M) in i minst en av nämnda optiska fibrer (20, H5, H6) reflekterade ljussignalen uppnår ett lokalt extremvärde. Ä.

Fiberoptiskt mätsystem enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda optiska fibers (H

5, H6) ändytor och/eller nämnda ljusled- ande elements (20a, 20b) ändytor är minst två till antalet och så anordnade bredvid varandra, att nämnda en eller flera optiska linser (23) samtidigt kan avbilda nämnda minst två ändytor på mätobjektet, varigenom minst tre referensvinklar (referenspositioner) hos mätobjektet erhålles som de vinklar då respektive av nämnda optiska fiber (45, H6) och/eller ljusledande element (20a, 20b) erhåller maximalt tillbakareflekterad ljusintensitet från mät- objektet, samt då nämnda tillbakareflekterade ljusintensiteter till två eller tre av nämnda fiber/element samtidigt har samma värden. x 8201872-2 12 5.. Fiberoptiskt mätsystem enligt patentkrav 4, k'ä n n e t e c k n a t därav, att det från mätobjektet samtidigt tillbakareflekterade ljuset till två eller tre av nämnda optiska fibrer (45, H6) och/eller ljusledande ele- ment (20a, b) selektivt avkännes av en eller flera detektorer (ïü, H1, Ä2) 1 mätelektroniken (E) i och för styrning av nämnda organ utefter ett ytseg- ment (17) av nämnda mätobjekt (M), varvid intensitetsvariationer hos det tillbakareflekterade ljuset är anordnade att utnyttjas för mätning av varia- tioner i nämnda ytsegments topografi och/eller reflexionsförmåga och/eller för mätning av mätobjektets rörelsehastighet relativt givaren enligt korre- lationsmetoden.

6. Fiberoptiskt mätsystem enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda optiska fibrers (20, 45,'N6) ändytor och/eller nämnda ljus- _ledande elements (36, 38) ändytor är minst två till antalet och anordnade bredvid varandra och på olika avstånd, i den optiska'axelns riktning, från' nämnda lins(-er) (23) på ett sådant sätt att avbildningen av nämnda ändytor mot mätobjektet faller på olika avstånd från givaren (G), varigenom ett referensavstånd erhålles för varje avbildning, vilket ger möjlighet att ut- öka givarens mätområde och att bestämma om mätobjektet närmar sig eller av- lägsnar sig från givaren.

7. Fiberoptiskt mätsystem enligt patentkrav Ä och/eller 6, k ä n n e - t e c k n a t därav, att något eller några av nämnda optiska fibrer (20) och nämnda ljusledande element (36, 20a, b) är försettlförsedda med optiska filter (21, 37, 55, 56) så avpassade till i mätelektroniken (E) befintliga ljuskällor (1-H) att ljus från minst en av ljuskällorna (1) är anordnat att transmitteras genom minst en av nämnda fibrer/element (20a) till linsen (23) och så, att ljus från minst en annan av ljuskällorna (2) är anordnat att blockeras av nämnda fiberéelement (20a), varigenom våglängdsselektering av nämnda optiska fibers (20) ändytor och nämnda ljusledande elements (36, 20a, b) ändytor erhålles.

8. Fiberoptiskt mätsystem enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att linsen (23) förses med en dichroisk bländare (24a, b, c), t ek bestående av ett eller flera interferensfilter (2U, 21), samt att trans- missionsspektra (33, 3ü) hos de i nämnda bländare ingående optiska filtren väljes så relativt emissionsspektra (2, 3, 4) för ljuskällorna i mätelektro- niken (E), att vâglängdsselektering kan göras av önskad bländarkonfiguration. s2o1s72-2 13

9. Fiberoptiskt mätsystem enligt patentkrav 2 och 8, k ä n n e t e c k - n a t därav, att nämnda dichrciska bländare är anordnad att placeras i ett snitt (mellan 23a och b i fig 13 och 1Ä) av nämnda lins (23), där snittet lägges vid ett sådant axiellt läge hos linsen (23), att i det närmaste parallellt ljus föreligger.

10. Fiberoptiskt mätsystem enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a t därav, att i nämnda bländare ingående optiska filter är anordnade som en eller flera segmentytcr (2Ua, c), placerade kring linsens optiska axel, varigenom vid mätning med olika ljuskällor (2, 3, U) reflekterade ljussigna- ler erhålles, vilka ger information om rotationsriktning vid vridning av mätobjektet (M).

11. Fiberoptiskt mätsystem enligt patentkrav 10, k ä n n e t e c k n a t därav, att vid mätning med olika ljuskällor (2, 3, 4) erhålles vid väldefi- nierade avstånd mellan givare och mätobjekt en snabb förändring av derivatan av detektorsignaler som funktion av mätavståndet.

12. Fiberoptiekt mätsystem enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att framför linsen är placerad en snedställd dichroisk spegel (57), t ex bestående av ett interferensfilter, varigenom man genom användning av olika ljuskällor med skilda emissionsspektra kan våglängdsselektera mätrikt- ning.

13. Fiberoptiskt mätsystem enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att framför linsen placeras ett cptiskt gitter, varigenom våglängde- selektering av mätriktning kan göras. 1U.

Fiberoptiskt mätsystem enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att givaren består av två bredvid varandra monterade linser (23a, b i fig 15), att minst två optiska fibrer (H5, H6) kopplar ljus till och från nämnda linser samt att nämnda fibrer är så placerade att ljus via linserna och mätobjektet kan kopplas från en fiber till en annan, vilket (enligt fig 11 och 15) kräver att de fibrers ändytor, mellan vilka ljus kopplas, är be- lägna över respektive under de båda linsernas optiska axlar.

15. Fiberoptiskt mätsystem enligt patentkrav 1N, k ä n n e t e c k n a t därav, att minst en av nämnda optiska fibrers (H6) ändytor till en del täckes av ett optiskt filter (56), varigenom genom våglängdsselektering information kan erhållas om mätobjektet närmar sig eller avlägsnar sig från givaren.