SU474674A1 - Фотоэлектрическое устройство контрол положени объекта - Google Patents

Description

Известны фотоэлектрические устройства контрол  положени  объекта, содержащие осветитель, щелевую диафрагму, сканирующий элемент, нолунрозрачное зеркало, объектив , штриховую сетку, св занную с объектом, фотоприемники с установленной иеред ними маской и электронную схему преобразовани  электрического сигнала в цифровой код.

Предлагаемое устройство отличаетс  от известного тем, что на щелевой диафрагме вдоль каждой координатной оси нанесена дополнительна  группа опорных щелей с щагом , равным щагу щтриховой сетки, и па пути светового потока, отраженного полупрозрачным зеркалом в пр мом ходе лучей от осветител , дополнительно установлены объектив с увеличением, предпочтительно, Р и фотоприемник с маской.

Такое выполнение повышает точность контрол  положени  объекта в плоскости.

На фиг. 1 приведена оптическа  схема устройства; на фиг. 2 - многощелева  полева  диафрагма (а), опорна  маска (б) и анализирующа  маска (е) - темными участками показаны прозрачные щели; сетка щтрихов на ориентируемом объекте (г) - темными лини ми обозначены неотражающие участки щтриховой сетки; на фиг. 3 - выходные сигналы с фотоприемных устройств (а - основной , б - опорный); на фиг. 4 - блок-схема обработки сигнала.

Устройство содержит осветительную лампу 1, конденсатор 2, многощелевую диафрагму 3; имеющую две серии щелей - основнук и опорную (щаг штрихов опорной серии в п раз меньше шага штрихов основной серии п равен шагу сетки штрихов на ориентируемой пластине 7), сканирующую стекл нную пластину 4, полупрозрачное зеркало 5, объектив с увеличением /г 6, пластину с сеткой щтрихов 7, анализирующую маску 8, объектив с увеличением I 9, опорпую маску 10 и фотоприемпик 11.

Устройство работает следующим образом.

Осветительной лампой 1 с помощью конденсатора 2 освещаетс  диафрагма 3. Пучок света проходит через сканирующее устройство 4, полупрозрачное зеркало 5 и попадает в объектив 6, который с уменьшением проецирует изображение диафрагмы 5 в плоскость сетки штрихов ориентируемой пластины 7. Изображение освещенных участков строитс  в обратном ходе объектива 6 и отводитс  5 полупрозрачным зеркалом 5 в плоскость анализирующей маски 8 (фиг. 2,6), через которую попадает на фотоприемное устройство //.

Часть светового потока, идущего из диафрагмы 3, отводитс  полупрозрачным зеркалом 5 в сторону объектива 9, который с увеЛНчением 1 строит изображение области диафрагмы 3 с опорной серией штрихов (ограниченна  штриховым контуром на фиг. 2, а) в плоскости опорной маски 10. Световой поток, проход щий через оиориую маску, попадает на фотоприемиое устройство //. При враш,еиии плоскоиараллельной стекл нной пластипы , сканирование осундествл етс  по двум координатам по закону

А А cos со/ и ф Л sin to/,

где Л - амплитуда скапнроваии ; / - врем  сканн1зова11н ; со - углова  частота сканировани .

Получение сигналов по одиой координате рассмотрено на фиг. 3; на фнт. 3,а изображены /С-тый и {К+1)-ьм штрихи штриховой сетки, св занной с подвижным объектом, т. е. координатна  еисте.ма ОХ  вл етс  подвижной относительно оси сканирующего элемента . На фиг. 3,6 изображены опорные н;ели многощелевой диафрагмы, координатна  система которых А неподвижна.

Начало неподвижной координатной системы можно прив зать к опорной щели /. Тогда первый импульс серии (пачки) опорных импульсов (фиг. 1,в) будет задавать начальную или опорную фазу в каждом периоде сканнровани . Начало подвижной координатной системы ОХ при строго периодической щтриховой сетке можно св зать с любым из ее щтрихов (так называемый относительный отсчет); если же на щтр.иховую сетку нанести какуЕолибо нерегул рность, начало системы ОХ может быть св зано с конкретным штрихом (абсолютный отсчет). Соответствующий электрический сигнал в виде серий импульсов (основной сигнал) с непосто нной фазой внутри периода сканировани  показан на фиг. 3, г. Сосчитав количество совнадений импульса основного сигнала с первым имнульсом опорного сигнала, получают относительную или абсолютную координату иоложени  штриховой сетки с дискретностью, равной щагу X щтриховой сетки. Фиксиру  номер опорного импульса, с которым произошло совпадение основного импульса, определ ют положение объектива внутри шага штриховой сетки с дискретностью Х/п.

Ошибки в определении положени  объекта , св занные с нелинейностью закона сканировани , устран ютс  тем, что основной и интерпол ционный сигналы вырабатываютс  одним и тем же элементом.

Изображение опорных щелей, получепное дополнительным объективом в плоскости маски фотоприемииков в масштабе 1 : 1 пеоиодически смещаетс  относительно маски на величину 2А. Маска представл ет собой две щели, расположенные одна перпендикул рно к другой с ЩИриной, равной или меньшей ширины опорной щели. В процессе сканпровапи  свет от изображени  каждой опорной ще.ти поочередно поступает на фотоприемники, которые и формируют интерпол ционный сигнал

по двум ортогональным координатам. Фор.ма щелей этой маски может иметь любой вид в том смысле, что две ее пр моугольные щели могут составл ть любую конфигурацию при условии обеспечени  перпендикул рности между ними и возможности разделеии  света на два фотоприемника, формирующие опорные сигналы по X и Y. То же самое относитс  к форме маски в основном канале. Устройство может исиользоватьс  дл  получени  информации о положении объекта на нлоскости по двум коордиг)атам X, Y и углу разворота в плоскости. Как известно, положение нлоскости по X, Y к Ц) полиостью определ етс  трем  точками или зонами. Пример расположени  анализируемых зон на щтрнховой сетке в ноле зрени  объектива показан на фиг. 2,г.

По зонам I и И вырабатываетс  инс}зормаци  о положении объекта по оси К, а в зоне III - по осн X. При Y Yy угол 9 О, при У У2 . Дл  полученн  такой информации основиые сигналы по Y от зон I и П сравниваютс  по фазе с одним и тем же опорным сигналом по Y, поэтому дл  получени  информации о трех координатах в опорном сигнале достаточно две координаты X н Y.

Схема содержит фотонриемник 12 основного канала, с|:)ормирователь 13 пр моугольных импульсов и схему 14 выделени  середины импульсов, соответствеппо 15, 16 i 17 - те же элементы, но дл  онооного канала, реверсивный счетчик шагов 18, который отечитывает количество совпадений импульсов основного канала с первым импульсом опорного канала, счетчик интерпол ции 19, показывающий номер опорного импульса, с которым произошло совпадение основного импульса. Дл  синхронизации работы схемы служит синхронизатор 20, который из осиовного сигнала выдел ет сигналы пр мого и обратного хода сканировани .

В процессе пр мого хода производитс  измерение, а обратный ход используетс  дл  записи состо ни  в буферные регистры 21 и установлени  счетчиков в исходное состо ние. Запись в счетчик шагов производитс  переключением триггера 22 из нулевого состо ни  в единичное, которое производитс  схемой совпадени  23 по совпадению во времени импульса основного канала, разрешени  синхронизатора «пр мой ход и первого опорного имнульса, который выдел етс  из серии (пачки ) опорных импульсов дискриминатором 24 первого имнульса. Запись в счетчик интерпол ции производитс  схемами совпадени  25 и 26 и триггером 27. Схема совпадени  25 устанавливает триггер 27 в единичное состо иие по совпадению сигналов «пр мой ход, сигнала Основного канала с выхода схомы М и любого импульса опорного канала, кроме первого, что обеспечиваетс  запретом НЕ 28. Пока совпадени  нет, импульсы опорного канала поступают через схему совпадени  26 Пр мой « код Обратный ход

J Запись