SU1272109A1 - Устройство дл измерени положени объекта - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Целью изобретени   вл етс  повьшение точности измерений за счет исключени  погрешностей и помех . Устройство производит усреднение щСигнал с усилители ( Непрозрачный одь&сг j j npo3pa4H(/ii по К-импульсам, где К равно числу граней зеркал многогранного зеркала блока сканировани . Усреднение позвол ет , в частности, исключить погрешности от изготовлени  блока сканировани  . Исключение других помех осуществл етс  при применении системы из двух идентичных цепочек, содержащих соединенные последовательно делитель 16, счетчик 17, буферный регистр 18 и цифроанапоговый преобразователь 19, сигналы с которых поступают на схему 14 сравнени . Устройство позвол ет измер ть смещени  как прозрачных, так и непрозрачных объектов в двух взаимно перпендикул рных направлени х . 3 ил. (Л д-ц Фиг.З

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть применено при измерении диаметров проволоки световолокна во врем  выт жки и др« Цель изобретени  - повьшшние точности измерений за счет исключени  погрешностей от помех. На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы информационных импульсов; на фиг.З - блок-схема измерительного канала. Устройство содержит последовательно расположенные и оптически св занные лазер 1, оптический элемент 2, включающий микрообъектив и ксшлиматорный объектив дл  преобразовани  спектра угловых частот лазера, блок 3 сканировани , представл ющий собой многогранное зеркало, установленнное с возможностью вращени  с заданной частотой, оптическую систему, состо  щую из объектива 4, создающего изображение точечного источника в зоне нахождени  объекта измерени  и преоб разующего угловую развертку в линейную , полупрозрачного зеркала 5, уста новленного под углом 45° к оптическо оси и дел щего сканируемый световой поток на два пучка, двух оборачивающих зеркал 6 и фокусирующей линзы 7, и два фотоприемника 8, два усилител  9, соединенные с ними, два измерительных канала 10, подключенные к усилител м 9. Каждый канал 10 (фиг.З состоит из блока 11 временной селекции , блока измерени  временных интер валов в виде генератора 12 тактовой частоты, двух схем 13 заполнени , первые входы которых соединены с ним а вторые с блоком 11 временной селек ции, и регистрирующей схемы 14 сравнени  . Канал содержит также схему 15 задержки на к и две цепочки цифрового усреднени , кажда  из которых состоит из соединенных последователь но делител  16 на К , счетчика 17, буферного регистра 18 и цифроаналогового преобразовател  19. Цепочки включены между входами схемы 14 и выходами схем 13 заполнени „ Устройство работает следующкгм образом . Вышедщий из лазера 1 пучок света проходит через оптический элемент 2, в котором происходит преобразование спектра угловых частот лазера, и попадает на блок 3 сканировани , Преобразование углового расхождени  света лазера необходимо дл  регулировани  положени  изображени  точечного источника в зоне расположени  объекта измерени „ Далее излучение попадает на объектив 4, который установлен от сканирующего многогранного зеркала блока 3 на рассто нии, равном его рабочему отрезку. Объектив 4 вьтолн ет дво кую функцию . С одной стороны, осуществл ет преобразование развертки из угловой в линейную, а с другой - фокусирует лазерньм луч, прошедший через оптический элемент 2, Световой поток делитс  полупрозрачным зеркалом 5 на два одинаковых пучка, распростран ющихс  на взаимно перпендикул рных направлени х. Зеркала 6 осуществл ют поворот световых потоков так, что они оба одновременно проход т через зону, в которой находитс  измер емый объект. Затем свет попадает на фокусирующие линзы 7, которые собирают его на фотоприемниках 8, Последние вырабатывают информационные сигналы, попадающие на усилители 9, Информационные сигналы фотоприемников предстаЕШЯют собой импульс засветки и теневой импульс (фиг,2). В отсутствие объекта измерени  сигнал представл ет собой импульс засветки (фиг.2с(), длительность которого () |равна времени сканировани , В случае; наличи  объекта в зоне сканировани  на импульсе засветки по вл етс  теневой импульс (фиг,25), длительность которого (т ) определ етс  частотой вращени  многогранного зеркала блока 3, фокусным рассто нием объектива 4, и равна времени прохождени  светового сфокусированного луча через объект, т.е. пропорциональна размеру объекта измерени , Если объект будет прозрачным (волокно, штабики), то информационный импульс имеет вид, как на онный импульс имеет вид, как на фиг.26, Врем  Ту (фиг,2Б,ь) между начальН1Ф1 фронтом светового импульса и начальным фронтом теневого импульса несет информацию о положении объекта и может быть использовано дл  определени  местоположени  объекта измерени . Определение местоположени  объ- екта в устройстве осуществл етс  пу31

тем сравнени  длительностей первого и последнего информационных импульсов Т и Тг в измерительных каналах 10

Uf Ul

В каждом из измерительных каналов 10 усиленный с фотоприемника сигнал, несурщй информацию о .диаметре и координатах , поступает на блок 11 временной селекции, раздел ющий по цепочкам первый и последний импульсы (первый и второй дл  непрозрачного объекта, первый и третий дл  прозрачного). На выходе блока 11 получаютс  два импульса , разность длительностей которых пропорциональна смещению объекта измерени  от начала отсчета. Далее сигнал с блока измерени  временных интервалов поступает на схему, где заполн етс  импульсами генератора 12 тактовой частоты дл  последующего сравнени  в схеме 14. Дл  фильтрации от случайных помех и шумов, неизбежных в процессе измерени , разделенные импульсы подаютс  на две идентичные цепочки цифрового усреднени , состо щие из делител  16 на К с коэффициентом делени  К (трехфазного) счетчика 17, буферного регистра 18 и цифроаналогового преобразовател  19 напр жени .- С выхода цифроаналогового преобразовател  1.9 напр жени  подаютс  на вход схемы 14 сравнени , на выходе которой формируетс  напр жение . -и , пропорциональное измер емой величине.

Схема 16 задержки на К импульса синхронизации (на К шагов) в совокупности с делителем 16 на k предназначены дл  цифрового усреднени  результатов К измерений.

При реализации усреднени  по формуле

п .+ +-Dj

Р к К К

где п - значение любой величины при одном отсчете, емкость суммирукмцих счетчиков можно выбирать небольшой.

Число импульсов заполнени , деленное на К, накапливаетс  в счетчиках

1094

17, которые суммируют импульсм К измерений . Дбленньй на К импульс синхронизации разрешает перезапись состо ни  счетчиков 17 в буферные регистры 18. С буферных регистров 18 информаци  переписываетс  в цифроаналоговые преобразоватепи 19, на выходах которых по вл ютс  напр жени , сравниваемые и усиливаемые схемой 14 сравнени . С выхода схемы 14 сравнени  разность напр жений подаетс  на индикацию и в устройство управлени  положением измер емого объекта.

Ф о рм ула изобретени 

Устройство дл  измерени  положени  объекта, содержащее оптически св занные лазер, блок сканировани , оптический блок, предназначенный дл  разделени  светового потока на два взаимно перпендикул рных пучка, и два фотоприемника, установленные на соответствующих выходах оптического блока , два измерительных канала, каждый из которых состоит из блока временной селекции и блока измерени  временных интервалов в виде генератора тактовой частоты, двух схем заполнени , первые входы которых св заны с ним, а вторые - с блоком временной селекции, и регистрирующей схемы сравнени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений, каждый измерительный канал снабжен схемой задержки на К, двум  цепочками цифрового усреднени , состо 1цими из соединенных последовательно делител  на К, счетчика, буферного регистра и цифроаналогового преобразова-тёл  и включенными между соответствуккцими схемами заполнени  и входами регистрирующей схемы сравнени  блока измерени  временных интервалов, вход схемы задержки на К подключен к входу блока временной селекции и выходу соответствующего фотоприемника, а выход - к вторым входам буферных регистров цепочек.

У

ь

-

S Фиг. г

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для измерения положения объекта, содержащее оптически связанные лазер, блок сканирования, оптический блок, предназначенный для разделения светового потока на два взаимно перпендикулярных пучка, и два фотоприемника, установленные на соответствующих выходах оптического блока, два измерительных канала, каждый из которых состоит из блока временной селекции и блока измерения временных интервалов в виде генератора тактовой частоты, двух схем заполнения, первые входы которых связаны с ним, а вторые - с блоком временной селекции, и регистрирующей схемы сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, каждый измерительный канал снабжен схемой задержки на К, двумя цепочками цифрового усреднения, состоящими из соединенных последовательно делителя на К, счетчика, буферного регистра и цифроаналогового преобразователя и включенными между соответствующими схемами заполнения и входами регистрирующей схемы сравнения блока измерения временных интервалов, вход схемы задержки на К подключен к входу блока временной селекции и выходу соответствующего фотоприемника, а выход - к вторым входам буферных регистров цепочек.

   а — о мм» <w £ а 5

   Фиг. 2