SU434797A1 - Устройство дл одновременного измерени размеров и рассто ний - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области формировани  и обработки сигналов на основе стимулированного излучени  и может быть использовано дл  различных устройств контрол  и измерени  габаритных размеров и рассто ний до движущихс  или стационарно расположенных объемных объектов.

Известные устройства дл  бесконтактного (дистанционного) определени  рассто ний до движущихс  или стационарно расположенных объемных объектов, содержащие источник когерентного излучени , модул тор и оптическую систему пространственной ориентации излучени , основаны на измерении времени запаздывани  сигнальных импульсов относительно зондирующих, а также фазового или частотного сдвига между модулированными сигналами излучени  и принимаемыми сигналами. Измерение габаритных размеров этими устройствами основано на точном пространственном сканировании излучател .

Однако одновременное измерение габаритных размеров и рассто ний приводит к усложнению систем, что затрудн ет их практическое применение. Кроме того, эти устройства имеют ограничени  как по точности измерени , так и по работоспособности в области малых размеров объектов (1-2 м) и рассто ний до них (15-10 м).

При импульсном зондировании это обусловлено конечной длительностью импульса излучени , например при зондирующем импульсе 0,1 МКС минимальна  разрешима 

дальность 20 м. В случае частотно-, фазовокли амплитудно-модулпрованного излучени , к функциональным узлам системы предъ вл ютс  высокие требовани , что ограничивает точностные характеристики устройства , например в фазовом дальномере с Р мо.г - 1 Мгц и угловым разрешением 20Мрад минимально измер емый габаритный размер 2 м. Хот  есть точные дальномеры , такие как КДГ-З, АСА - 8, измер ющне рассто ние в 700-1500 м с абсолютной погрешностью пор дка .3-30 см, дл  получени  таких рез)льтатов они используют оптические отражатели (телескопического или триплексного типа). Это существенно снижает возможность их применени , особенно в различных автоматических комплексах.

Claims (2)

1. Предлагаемое устройство обеспечивает высокую точность н надежность работы н одновременность измерени  габаритных размеров объекта н рассто ни  до него. Оно позвол ет расщирить диапазон измер емых величин в области малых значений, проводить измерени  автоматически прн любой освещенности и без каких-либо выносных и вспомогательных ориентиров. Это достигаетс  тем, что в устройство введена снециальна  схема, формирующа  трехлучевую диаграмму излучени , а также узлы, использующие особенности и преил1ущества когерентной оитики и голографии. На фиг. 1 показана обобщенна  функциональна  схема устройства дл  одновременного измерени  размеров объемных объектов и рассто ний до них; на фиг. 2 - блок-схема иредлагасмого устройства. Луч лазерного излучател  1, амплитудна  модул ци  которого обеспечивает падежное выделение сигнала на фоне засветки с длиной волны, близкой к излучаемой, в блоке 2 формировани  и обработки сигналов расщенл етс  на три луча. Первый коллимированный луч 3 (опорный ) нанравл етс  параллельно или вдоль оси визироваии  в плоскости 5. Второй коллимированный луч 4 (масштабный) идет также нараллельио оси визироваии  в плоскости 5. Рассто ние / между лучами 3 и 4  вл етс  дл  предлагаемого устройства пространственным эталоном длины (внутренним масштабом), нереносимым без искаженнй на любое рассто ние D. Третий коллимированный луч 5 (отсчетный) также расположен в нлоскости S и выходит из той же точки, что и луч 4, но под некоторым точно известным углом а. На поверхности измер емого объемного объекта 6 эти лучи образуют три  ркостные отметки а, Ь, с, лежащие в одной плоскости 5. Их регистрирует онтико-электронный приемно-преобразующий канал блока 2 формировани  и обработки сигиалов (фиг. 1). Габаритный размер L (см) объекта измер ют путем вычислени  по формуле L.,(l+). где Яп , см и Яд , см - измеренное рассто ние между отметками луча 4 и луча 5 справа и слева от линии визировани  (второе положеиие лучей показано на фиг. 1 пунктиром). Рассто ние/) (см) оиредел ют путем измереии  HI с последующим вычислением по формуле D l(H-Jl ctg а). Лазериый луч, излученный ОКГ и нромодулированный по амплитуде модул тором 7, поступает на согласующую линзу 8, обеспечивающую полиую передачу энергии излучением в световоды 9, лежащие в одной нлоскости. Выходные торцы световодов соединеиы с коллимирующими объективами 10, рассто иие между оптическими ос ми которых равно масщтабной величине /. Коллимированное излучение с выхода объективов ностуиает на многоиозиционный голографический обтюратор 11, снабженный датчиком 12 номера углового расхождени . Обтюратор может быть выполнен, например , в виде диска с отверсти ми, расположенными по одной окружности (диаметром /), иричем все они образуют диаметральные пары, число которых четно. , Все пары отверстий объединены в груииы по два. В каждой паре такой группы в одно из отверстий вставлена управл юща  голограмма, обеспечивающа  формирование лучей 4 и 5, причем в группе,-эти голограммы одинаковы, по наход тс  с противоположных сторон. Такое размещенпс управл ющих голограмм обеспечивает получение Н„ и Я ., в двух последовательных измерени х, что упрощает программу вычислени  L. Яркостныс отметки па объемном объекте воспринимаютс  приемным объективом 13 и через полосовой светофильтр 14, отсеивающий возможные посторонние засветки от излучени  других длин волн, передаютс  на оптико-электронный преобразователь 15, например, типа видикон, который снабжен строчным развертывающим узл ом 16. Трехимиульсный выходной сигнал, получаемый с оптнко-электронного преобразовател  в каждый цикл развертки, поступает на формирователь 17 сигнала, а затем на цифровой регистратор 18 масштаба, который заполн етс  от генератора 19 с управл емой частотой следовани  импульсов. Цифровой регистратор масщтаба измен ет частоту следовани  импульсов генератора 19 до тех пор, пока интервал между импульсами , соответствующими отметкам ог опорного н масщтабного лучей, не заполнитс  установленным числом импульсов. Только после выполнени  этой операции открываетс  клапанный узел 20 и проводитс  регистраци  Я; цифровым регистратором 21 габаритов с последующей передачей результата на суммирующий индикатор 22 габарита. Кроме того, одновременно результат измененн  Я/ вместе с сигналом от датчика 12 номера углового расхождени  ноступает в вычислитель 23 дальности, иредставл ющий собой множительиое устройство. Результат вычислени  D передаетс  на индикатор 24 рассто ни . Сиихронизаци  всех операций в блоке формировани  и обработки сигналов осуществл етс  узлом 25 тактовых унравл юо. сигналов. Измерение размеров и рассто ний при произвольном положении плоскости , например , в положении плоскости Р (см. фиг. 1) осуществл етс  путем поворота узлов 1, 7, 8, 9, 10, 12 и 16 на соответствующий угол. В этом случае алгоритм работы устройства сохран етс  без каких-либо изменений . Формула изобретени  I. Устройство дл  одновременного измерени  размеров и рассто ний, содержащее источник когерентного излучени , модул тор , оптическую систему пространственной ориентации излучени  и регистрирующий блок, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  точности измерений и надежности устройства, онтическа  система пространственной ориентации излучени  выполнена в виде блока формировани  по крайней мере трех лучей (или трехлучевой диаграммы излучени ).
2. 2. Устройство по п. 1, отличающеес   тем, что блок формировани  по крайней мере трех лучей (трехлучевой диаграммы излучени ) состоит из согласующей линзы, световодов, коллиматоров и голографического обтюратора, соединенных последовательно .