SU741042A1

SU741042A1 - Photoelectric reading-out microscope

Info

Publication number: SU741042A1
Application number: SU752120657A
Authority: SU
Inventors: Олег Ефимович Шорников; Александр Васильевич Сергеев
Original assignee: Казанский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им. В.И.Ульянова(Ленина)
Priority date: 1975-04-02
Filing date: 1975-04-02
Publication date: 1980-06-15

Description

1one

Изобретение относитс к измеЕИтельной технике и может быть использовано в астрономии, геодезии, метрологии, оптико-механической промышленности .The invention relates to measuring equipment and can be used in astronomy, geodesy, metrology, optical-mechanical industry.

Известно устройство, предназначенное дл измерени рассто ний между некоторым нуль-пунктом и ближайшим к нему штрихом отсчитываемой шкалы. Оно содержит собствейно фотоэлектри- О ческий микроскоп/ привод микроскоп а, , измеритель перемещений микроскопа. Микроскоп содержит объектив и узел фотоэлектрического визировани . Визирный узел располагаетс в плоское- 15 ти изображений штрихов, которые стро тс объективом, и содержит целевую диафрагму, светоделительный блок, фотоприемник с линзой фабри и нульиндикатор . Между светоделительным 20 блоком и линзой Фабри установлен модул тор , который поочередно перекры вает разделенные потоки. Нуль-индиKfaTOp сравнивает сигналы и, если штрих делитс несимметрично, выдает 25 сигналы рассогласовани 1.A device is known for measuring the distance between a certain zero point and the stroke of the counting scale nearest to it. It contains our own photoelectric microscope / microscope drive a, a measuring instrument for the movements of the microscope. The microscope contains a lens and a photoelectric sighting unit. The target is located in the plane- 15 images of the strokes that are built by the lens, and contains the target aperture, a beam-splitting unit, a photo-receiver with a factory lens and a numerical indicator. A modulator is installed between the beam-splitting unit 20 and the Fabry lens, which in turn covers the separated flows. Zero-indiKfaTOp compares the signals and, if the stroke is divided asymmetrically, outputs 25 error signals 1.

Недостатками устройства вл ютс сложность визирующего узла и пониженное быстродействие, что обусловйенно наличием модул тора.30The drawbacks of the device are the difficulty of the sighting unit and the reduced speed, which is due to the presence of the modulator.

Наиболее близким по технической Ьущности к изобретению вл етс фотоэлектрический отсчетный микроскоп, а котором наводка на середину штриха производитс одноканальным фотоприеМНИКОМ без модул тора при помощи логической обработки сигналов. Устройство содержит узел формировани изображени штрихов, сканирующий узел с фотоприемником и амплитудный дискриминатор , один вход которого соединен с выходом фотоприемника сканирующего узла, блок задани нуль-пункта, измеритель перемещений сканирующего узла, распределитель импульсов, входы которого соединены с.вькодами блока задани нуль-пункта, измерител пермещений сканирующего узла и амплитудного дискриминатора, и схему регистрации, соединенную с выходом распределител импульсов 2.The closest in technical terms to the invention is a photoelectric reading microscope, and which the midpoint of the tip is produced by a single-channel photo-detector without a modulator using logic signal processing. The device contains a stroke imaging unit, a scanning unit with a photodetector and an amplitude discriminator, one input of which is connected to the output of the photodetector of the scanning unit, a zero-point setting unit, a displacement meter of the scanning node, a pulse distributor, whose inputs are connected to zero-point setting codes , the displacement meter of the scanning node and the amplitude discriminator, and the registration circuit connected to the output of the pulse distributor 2.

Этот микроскоп имеет недостаток - плавание,относительной J величины уровн дискриминации сигнала со сканирующего фотоприемника. Дискриминаци здесь происходит по фиксированному уровню/;а р д факторов таких, как старение лампы осветител , неодинаковость амплитуды штрихов и коэффициента отражени на разных участках шкалы , температурные дрейфы фотоприемника и усилител , привод т к изменению амплитуды сигнала со сканирующего фотоприемника и, следовательно, к изменению относительного уровн дискриминации . При этом возможны потери штрихов, если амплитуда сигнала с фотоприемника меньше уровн дискриминации , или по вление ложных импульсов с выхода дискриминатора от пылинок и других помех на шкале при низi oM уровне дискриминации. Кроме того изменение относительного уровн дискриминации от отсчета к отсчету снижа точность измерений,поскольку штрихи шкалы не вл ютс строго симметричными .This microscope has the disadvantage of swimming, the relative J value of the level of signal discrimination from a scanning photodetector. Discrimination here occurs at a fixed level I; a number of factors, such as the aging of the illuminator lamp, the uneven amplitude of the dashes and reflectance in different parts of the scale, the temperature drifts of the photodetector and the amplifier, lead to a change in the amplitude of the signal from the scanning photodetector and, therefore, changing the relative level of discrimination. At the same time, losses of strokes are possible if the amplitude of the signal from the photodetector is less than the discrimination level, or the occurrence of false pulses from the discriminator output from dust particles and other noise on the scale at the lowest level of discrimination. In addition, the change in the relative level of discrimination from reference to reference decreases the accuracy of the measurements, since the bars of the scale are not strictly symmetrical.

Целью насто щего изобретени вл етс повышение точности отсчета.The purpose of the present invention is to improve the accuracy of the reference.

Указанна цель достигаетс тем, что микроскоп снабжен блоком автоматической установки уровн дискриминации , включенным между выходом фотоприемника сканирующего узла и вторым входом амплитудного дискриминатора.This goal is achieved by the fact that the microscope is equipped with an automatic unit for setting the discrimination level connected between the output of the photodetector of the scanning unit and the second input of the amplitude discriminator.

Блок автоматической установки уровн дискриминации выполнен в ви .де схем выделени максимального и минимального напр жени , входы которых соединены с выходом фотоприемника сканирующего узла, и резисторного делител , плечи которого соединены с выходами схем выделени максимального и минимального напр жени а средн точка - с вторым входом амплитудного дискриминатора.The unit for automatically setting the discrimination level is made in the form of the maximum and minimum voltage isolation circuits, the inputs of which are connected to the output of the photodetector of the scanning node, and a resistor divider, whose arms are connected to the outputs of the maximum and minimum voltage isolation circuits and the middle point to the second input amplitude discriminator.

Измеритель перемещений сканирующего узла выполнен в виде последовательно соединенных растрового преобразовател перемещений и генератора заполн ющих.импульсов со схемой автоподстройки частоты.The displacement meter of the scanning unit is designed as a series-connected raster displacement transducer and a generator of filling pulses with an automatic frequency control circuit.

Схема автоподстройки частоты генератора заполн ющих импульсов выполнена в виде фазового .детектора и делител частоты, вход делител частоты соединен с выходом генератора заполн ющих импульсов, один вход фазового детектора соединен с выходом растрового пр еобразовател перемещений , второй - с выходом делител частоты , а выход - с управл ющим входом генератора заполн ющих импульсов.The auto-tuning frequency of the filling pulse generator is made in the form of a phase detector and a frequency divider, the input of the frequency divider is connected to the output of the filling pulse generator, one input of the phase detector is connected to the output of the raster displacement generator, the second - to the output of the frequency divider, and the output - with a control input of the filling pulse generator.

На,чертеже представлена схема микроскопа .The drawing shows the scheme of the microscope.

Фотоэлектрический отсчетный микроскоп содержит объектив 1, сканирующий узел 2 со щелевой диафрагмой 3 и фотоприемником 4, который соединен с одним входом амплитудного дискриминатора 5, выход которого подключен к селектору б импульсов. На селектор поступают также заполн ющие импульсы от измерител 7 перемещений сканирующего узла 2 и импульс от блока 8 заданий нуль-пункта . Импульсы с распределител поступают в схему 9 счета и регистрации. Реверсивный привод 10 кинематически св зан со сканирующим узлом 2. Между выходом фотоприемника 4 сканирующего узла 2 и вторым входом амплитудного дискриминатора 5 включен блок 11 автоматической установки уровн дискриминации, в состав которого вход т схема 12 выделени максимального напр жени , схема 13 -выделени минимального напр жени и делитель на резисторах 14 и 15. Назначение этого узла в том, чтобы формировать дл дискриминатора 5 пороговое напр жение, равное приблизительно половине амплитуды дискриминируемого импульса, независимо от абсолютного значени этой амплитуды.A photoelectric reading microscope contains a lens 1, a scanning unit 2 with a slit diaphragm 3 and a photodetector 4, which is connected to one input of an amplitude discriminator 5, the output of which is connected to a pulse selector b. The selector also receives filling pulses from the meter 7 of movements of the scanning unit 2 and the pulse from the zero-point task block 8. The impulses from the distributor enter the scheme 9 of the account and registration. The reversing drive 10 is kinematically connected with the scanning node 2. Between the output of the photodetector 4 of the scanning node 2 and the second input of the amplitude discriminator 5, a block 11 of the automatic setting of the discrimination level is included, which includes the maximum voltage isolation circuit 12, the minimum voltage selection and a divider on resistors 14 and 15. The purpose of this node is to generate for the discriminator 5 a threshold voltage equal to approximately half the amplitude of the discriminated pulse, independent from the absolute value of the amplitude.

Измеритель 7 перемещений сканирующего узла 2 содержит растровый преобразователь 16 перемещений, управл емый генератор 17 импульсов, делитель 18 частоты и фазовый детектор 19. Выход растрового преобразовател The movement meter 7 of the scanning unit 2 contains a raster converter 16 movements, a controlled pulse generator 17, a frequency divider 18 and a phase detector 19. The output of the raster converter

16соединен с одним входом фазового детектора 19, выход которого подключен к управл ющему входу генератора16 is connected to one input of the phase detector 19, the output of which is connected to the control input of the generator

17импульсов. Импульсы с выхода генератора поступают в селектор 6 и на вход делител 18 частоты. Выход делител подключен к второму входу фазвого детектора 19..17 pulses. The pulses from the generator output go to the selector 6 and to the input of the frequency divider 18. The divider output is connected to the second input of the phase detector 19 ..

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Claims

When scanning, the actuator 10 acts on the scanning unit 2 in such a way that the image of the strokes relative to the slit diaphragm 3 moves. When a stroke coincides with a slit, a photocurrent surge in the form of a bell-shaped pulse occurs at the output of the photodetector 4. With the help of the amplitude discriminator 5, a rectangular pulse, an analogue of the prime, is formed from this pulse. In addition, when scanning, the displacement meter 7 of the scanning unit 2 generates filling pulses, the frequency of which is proportional to the scanning speed. Node 8 of the zero point setting produces a rectangular pulse whose width is equal to the width of the scanned field. Pulse selector 6 transmits filling pulses into the counter of the counting and recording circuit from the leading edge of a zero-point pulse to the leading edge of a single-sign pulse analogue and from the rear of the pulse-analogue dash line to a rear edge of a zero-point pulse - with a different sign. The number of pulses thus obtained in the counter is proportional to the distance from the middle of the stroke to the middle of the scanning field, which is the zero point of the device. Before measurements, it is necessary to discharge the capacitors in circuits 12 and 13 and to perform the calibration stroke of the scanning gap. After that, the maximum voltage of the signal corresponding to the top of the stroke will be stored on the capacitor of the circuit 12, and the minimum voltage in circuit 13. corresponding to its base. From the midpoint of the divider on resistors 14 and 15, the second input of discriminator 5 receives a threshold voltage, so that when the diaphragm 3 returns, the discriminator 5 will form a rectangular pulse whose width will be equal to the width of the stroke at half its amplitude regardless of its large When the diaphragm 3 moves, the raster converter 16 emits pulses whose frequency is proportional to the scanning speed. The tracking period of them in phase detector 19 is compared with the period of the pulse train outputted by frequency divider 18, and the error signal produced by the phase detector 19 controls the frequency of the filling pulse generator 17 so that the difference in the periods of the compared series of pulses reduces to zero. Thus, the phase detector 19 and the frequency divider 18 form an auto-tuning circuit for the generator of 17 pulses. The proposed device, compared with the known devices of this type, has a higher accuracy and noise immunity and retains them in a wide temperature range because the relative level of stroke discrimination does not depend on the temperature and time drifts of the photodetector, light amplifier, and does not depend much on quality counted shkesh. The use of a photoelectric microscope in astronomy, geodesy, metrology and the optical-mechanical industry will reduce the measurement time, improve the accuracy and reliability of the results. Claim 1, A photoelectric reading microscope containing a stroking unit, a scanning unit with a photodetector, an amplitude discriminator, one input of which is connected to the output of a photodetector of a scanning unit, a zero-setting unit, a displacement meter of the scanning unit, a pulse distributor, the inputs of which are connected with the outputs of the zero-point setting unit, displacement meter, the scanning node and the amplitude discriminator, and the registration circuit connected to the output of the distributor Olsen, characterized in that in order to improve the accuracy of reference, it is provided with an automatic setting unit discrimination level included between the output of the photodetector of the scanning unit and the second input of the amplitude discriminator.

2. A microscope according to claim 1, characterized in that the automatic installation unit of the discrimination level is made in the form of maximum and minimum voltage separation circuits, the inputs of which are connected to the output of the photodetector of the scanning node, and a resistor divider, whose arms are connected to the outputs of the maximum allocation circuit and the minimum voltage, and the midpoint with the second input of the amplitude discriminator.

3. A microscope according to claim 1, characterized in that, in order to simplify the design and improve manufacturability, measure) the movements of the scanning unit are made in the form of serially connected raster displacement converter and a generator of filling pulses with an automatic frequency control circuit.

4. Microscope pop, 3, distinguishing ys. By the fact that the auto-tuning circuit of the frequency generator of the filling pulses is made in the form of a phase detector and frequency divider, the input of the frequency divider is connected to the output of the generator of filling pulses, one input of the phase detector is connected to the output of the raster converter (capacitance), the second one - with the output of the frequency divider, and output from the control input of the generator of filling pulses. Sources of information taken into account during the examination 1, Nova Technika in Astronomy, Leningrad, Nauka, 1970, p. 133, 2, Accepted for Great Britain 1301626, CL G 01 B 9/04, G 01 B 27/00, 1973 (prototype).