SU1195184A1 - Способ измерени перемещени объекта и устройство дл его реализации - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измери-; . тельной технике и может быть использовано дл  бесконтактного измерени  величины перемещени  объекта, имеюг щего отражающую поверхность, например , в системах активного контрол  при обработке деталей. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  измерений. На фиг, 1 представлена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 смещение изображени  диафрагмы относительно дифференциального координатно-чувствительного фотоприемни ка; на фиг. 3 временные диаграммы работы отдельных блоков устройства. Устройство содержит генератор 1, блок 2 формировани  экспоненциально спадающих импульсов тока, вход которого подключен к генератору 1, оптически св занные источник 3 света , выполненный в виде светодиода, диафрагму 4, проекционный объектив 5, установленный в оправе 6, фокусирующий объектив 7, установленный в оправе 8, дифференциальный коорди натно-чувствительный фотоприемник 9 состо щий из двух фотодиодов 10 и И, усилители 12 и 13, входы которых подключены к фотодиодам 10 и II компараторы 14 и 15, входы которьк подключены к выходам усилителей 12 и 13, блок 16 выделени  временных интервгшов, состо щий из инверторов 17 и 18, входы которых подключены к выходам компараторов 14 и 15, логич ских элементов 19 и 20 И, входы лог ческого элемента 19 И подключены к выходу инвертора 17 и выходу компаратора 15, входы логического элемен та 20 И подключены к выходу инверто ра 18 и выходу компаратора 14, стой ку 21, механически св занную с оправами 6 и 8, Измер етс  линейное перемещение объекта 22. Устройство работает следующим образом. Генератор 1 формирует импульсы, поступающие на блок 2 формировани  экспоненциально спадающих импульсов тока, который формирует экспоненци- альио спадающие импульсы тока с пер одом, равным периоду импульсов, поступающих с генератора 1, сформированные импульсы тока поступают на источник 3 света, формирунвдий свето вой поток, мощность которого периодически измен етс  по экспоненциаль ному закону. 42 Световой поток, формируемый источником 3 света, освещает диафрагму 4, изображение которой переноситс  объективом 5 на отражающую поверхность объекта 22. Отраженное от отра- жамцей поверхности объекта 22 изображение диафрагмы 4 переноситс  объективом 7 в плоскость установки дифференциального координатно-чувствитель ного фотоприемника 9, освеща  светочувствительные площадки фотодиодов 10 и 11 (фиг. 2 ). Сигналы, формируемые фотодиодами 10 и 11, усиливаютс  усилител ми 12 и 13 и поступают на компараторы 14 и 15, где сравниваютс  с опорным напр жением. На выходах компараторов 14 и 15 формируютс  пр моугольные импульсы, поступающие на входы инверторов 17 и 18 и первые входы логических элементов 19 и 20 И, вход щих в блок 16 вьщелени  временных интервалов. Импульсы, формируемьте на выходах инверторов 17 и 18, поступают на вторые входы логических элементов 19 и 20 И. При нахождении объекта 22 в среднем положении изображение диафрагмы 4 расположено симметрично относительно фотодиодов 1.0 и 11. При этом амплитуды экспоненциально спадающих сигналов, с 1Имаемых с фотодиодов 10 и 11, равны друг другу, на выходах компараторов 14 и 15 формируютс  импульсы , длительности которых равны друг другу.На выходах блока 16 выделени  временных интервалов информационные временные интервалы равны нулю. При смещении.объекта 22 происходит смещение изображени  диафрагмы 4 относительно фотодиодов 10 и 11, на выходе которых формируютс  экспоненциально спадающие импульсные сигналы , амплитуды которых не равны друг другу, что приводит к тому, что длительности импульсов, формируемых на выходах компараторов 14 и 15, не равны друг другу. После логической обработки импульсов, снимаемых с выходов компараторов 14 и 15 инверторами 17 и 18 и логическими элементами 19 и 20 И, на одном из выходов блока 16 выделени  временных интервалов формируетс  1зременной интервал, длительность которого св зана с величиной перемещени  объекта 22 соотношением . /с -cos « + 2 V-X ut t- Ь --:Г- , C-COS ОС - / VX 3 где 4t - временной интервал, формируемый на одном из выходов блока It выделени  временных интервалов; t - посто нна  времени экспоИен циально спадающих импульсов тока, формируемых блоком 2 формировани  экспоненциальн спадающих импульсов тока; с - ширина изображени  диафрагмы 4 в плоскости, перпендикул рной оптической оси объ ектива 5; 0 - угол между нормалью, проведенной к отражающей поверхности объекта 22, к оптичес кими ос ми объективов 5 и 7 V - линейное увеличение объектива 7; X - величина линейного перемеще ни  объекта 22 от среднего положени . На втором выходе блока 16 выделени  временных интервалов формируетс 

lEirt

к

Ша1. 844. . логический О, который характеризует направление перемещени  объекта 22. При перемещении объекта 22 в противоположном направлении информаци , содержаща с  в сигналах, формируемых на выходах блока 16 выделени  временных интервалов, мен етс  местами, т,е, на том выходе, где формировалс  временной интервал, формируетс  логический О, характеризующий перемещение объекта 22 в противоположном направлении , а на выходе, на котором формировалс  логический О, формируетс  временной интервал, несущий информацию о величине перемещени  объекта 22, Использование способа позвол ет конструировать быстродействующие устройства, в которых временной интервал , характеризующий величину перемещени  объекта, не зависит от мощности источника света и отражающей способности поверхности объекта .

12

110 Uon

111 Uon

UJ7

U15 U15

Claims (2)

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ.

   (57) 1. Способ измерения перемещения объекта, заключающийся в том, что освещают диафрагму источником света, проецируют отраженное от объекта изображение диафрагмы на поверхность дифференциального координатно-чувствительного фотоприемника, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия измерений, освещают диафрагму через равные временные интервалы импульсным источником света, световой поток которого уменьшается йо экспоненциальному закону, формируют две последовательности прямоугольных импульсов, длительности которых определяются Превышением экспоненциально уменьшающихся электрических сигналов, снимаемых с дифференциального координатно—чувствительного фотоприемника, опорного напряжения, а по разности длительности прямоугольных импульсов двух последовательностей судят о величине перемещения объекта.
2. 2. Устройство для измерения перемещения объекта, содержащее оптически связанные источник света, диафрагму, проекционный и фокусирующий объективы, оптические оси которых расположены наклонного и симметрично относительно нормали к поверхности объекта, g дифференциальный координатно-чувствительный фотоприемник, о т л и чага щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия измерений, оно снабжено последовательно соединенными генератором, блоком формирования экспоненциально спадающих-импульсов тока, выход которого соединен с источником света, двумя компараторами, входы которых связаны с выходами дифференциального координатно—чувствительного фотоприемника, блоком выделения временных интервалов, входы которого подключены к выходам компараторов.