Claims (4)
30 один из входов которого подключен к выходу фотоэлектрического регистратора 2 , Недостатком известного устройств вл етс сравнительно низка точность измерени рассто ни до движу 1ДИХСЯ диффузно-отражающих поверхностей . Целью изобретени вл етс повышение точности измерени рассто ни до движущихс диффузно-отражающих поверхностей. Указанна цель достигаетс тем, что регистрируют дифракционную п тнистую картину, образованную отражаемым поверхностью излучением, измер ют скорость движени поверхности и скорость движени дифракционно картины, а рассто ние г определ ют по формуле . -V/Vo - 2 где С - рассто ние от центра гомоцентрического пучка до плоскости регистрации; V, УО - скорости движени дифракционной картины в плоскости регистрации и поверхности соответственно, знак + соответствует расположению центра гомоцентрического пучка между поверхностью и плоскостью . регистрации. Устройство дл осуществлени способа снабжено измерителем скорос ти движени поверхности, электричес кий выход которого подключен к второму входу электронного блока обработки сигналов. Измеритель скорости движени поверхности может быть выполнен в виде фотоэлектрического регистратора , идентичного первому и размещенного на пути отражаемого поверхностью излучени так, что его npocT ранственный фильтр лежит в плоскости , проход щей-через центр гомоцентрического пучка параллельно поверхности . Кроме того, измеритель скорости движени поверхности может быть выполнен в виде формировател телецентрического пучка, установленного в ходе Лучей от источника, и фотоэлектрического регистратора, идентичного первому, размещаемого на пу ти отражаемых поверхностью лучей телецентрического пучка. На чертеже представлена схема устройства дл осуществлени предлагаемого способа. Устройство содержит источник 1 излучени , формирователь 2 гомоцентрического пучка, фотоэлектрический регистратор 3 в виде располо женных один за другим пространствен ного фильтра 4 и фотоприемника 5, электронный блок 6 обработки сигналов и измеритель 7 скорости движени поверхности 8, выполненный, например , в виде формировател 9 телецентрического пучка, установленного в ходе лучей, от источника 1, и фотоэлектрического регистратора 10, идентичного регистратору 3. . В случае освещени поверхности 8 расход щимс гомоцентрическим пучком измеритель 7 скорости движени поверхности 8 может быть выполнен в виде фотоэлектрического регистратора 11 (показан пунктиром), идентичного регистратору 3 и устанавливаемого на пути отражаемых поверхностью 8 лучей гомоцентрического пучка так, что пространственный фильтр регистратора 11 лежит в плоскости, проход щей через центр гомоцентрического пучка (точка Ф) параллельно поверхности .8. Фотоэлектрический регистратор 3 устанавливаетс на пути отражаемых поверхностью 8 лучей гомоцентрического пучка на рассто нии, отличном от рассто ни от точки Ф до поверхности 8. Фотоэлектрический регистратор 10 устанавливаетс на- произвольном рассто нии от поверхности 8 в ходе отражаемых ею лучей телецентрического пучка. Каждый из фотоэлектрических регистров 3, 10 и 11 ориентируетс так, что он регистрирует излучение, отражаемое поверхностью 8 в направлении , близком к ее нормали, а рассто ние от пространственного фильтра каждого из указанных регистраторов 3, 10 и 11 до поверхности В значительно больше размеров освещенной площадки на этой поверхности. Один из входов электронного блока 6 обработки сигналов подключен к выходу фотоэлектрического регистратора 3, а другой - к выходу измерител 7 скорости движени поверхности 8. На третий вход электронного блока б подан посто нный электрический сигнал, пропорциональный рассто нию С от точки Т до пространственного фильтра 4 фотоэлектрического регистратора 3, Пространственные фильтры фотоэлектрических регистраторов 3, 10 и И могут быть выполнены в виде амплитудных дифракционных решеток, В качестве источника 1 излучени может быть использован оптический квантовый генератор. В этом случае формирователь 2 гомоцентрического пучка может быть выполнен в виде объектива, а формирователь 9 телецентрического пучка - в виде телескопической системь. Способ осуществл етс следующим образом. Формирователь 2 преобразует излучение источника 1 в гомоцентрический пучок с центром в точке Ф , падающий на движущуюс со скоростью Vfl диффуэно-отражающую поверхность 8. Отражаемые поверхностью 8 лучи гомоцентрического пучка поступают в фотоэлектрический регистратор 8 и образуют в плоскости его пространственного фильтра 4 (в плоскости регистрации) перемещающуюс дифракционную картину, скорость V пере мещени которой зависит как от скорости Vj, перемещени поверхности 8, так и от рассто ни rj, от этой по1верхности до пространственного фильтра 4 указанного регистратора 3 и оцисываетс уравнением V Vo(l + ), (1) где г - рассто ние от точки Ф до поверхности 8(знак + соответствует освещению поверхности 8 расход щимс пучком, знак - - освеще нию поверхности 8 сход щимс пучком Пространственный фильтр 4 фотоэлектрического регистратора 3 модулирует перемещающуюс дифракционную : картину, в результате чего с выхода регистратора 3 на соответствующий вход электронного блока б поступает электрический сигнал/ пропорциональ ный скорости V перемещени дифракционной картины в плоскости, отсто щей от поверхности 8 на рассто нии Измеритель 7 измер ет скорость VP движени поверхности 8, в резуль тате чего с его выхода -на соответст вующий вход электронного блока 6 поступает электрический сигнал, про порциональный скорости Vo движени поверхности 8. . Рассто ние г св зано с рассто нием & и рассто нием г следующими зависимост ми: г г„ - с дл случа освещени поверхности 8 расход щимс пучком и расположени точки Ф между поверхност1зю 8 и плос костью регистрации (пространственны фильтр 4) фотоэлектрического регист ратора 3; . г С - Гп(3) дл случа освещени поверхности 8 сход щимс пучком; г Tf, + С дл случа освещени поверхности 8 расход щимс пучком и расположени плоскости регистрации фотоэлектрического регистратора 3 между точкой Ф и поверхностью 8. Совместное решение уравнений (1)-(4) дает, формулу дл вычислени рассто ни .г -V/vi . где знак соответствует распо- I ложению центра гомоцентрического пучка (точкаФ) между поверхностью 8 и плоскостью регистрации (пространственный фильтр 4) фотоэлектрического регистратора 3. Электронный блок 6 обработки сигналов осуществл ет преобразование поступающих на его входы сигналов в соответствии с формулой (5) и фррмирует на своем выходе сигнал, пропорциональный измер е юму рассто нию г. В случае выполнени измерител 7 скорости движени поверхности 8 в виде регистратора 11, скорость перемещени дифракционной картины в плоскости его пространственного фильтра равна удвоенной скорости движени поверхности 8, благодар чему регистратор 11 формирует на своем выходе электрический сигнал, пропорциональный скорости Vg движени поверхности 8. Достоинством данного варианта выполнени измерител 7 вл етс его простота. Однако он может быть использован лишь в случае освещени поверхности 8 расход щимс пучком, а точность измерени скорости ее движени зависит от точности ориентации регистратора 11 относительно центра кривизны гомоцентрического пучка. Наиболее оптимальным вариантом, свободным от указанных недостатков вл етс выполнение измерител 7 в виде формировател 9 телеЦентри4tecKoro пучка и фотоэлектрического регистратора 10. В этом случае скорость перемещени дифракционной картины, образованной отраженными от движущейс поверхности В лучами телецентрического пучка, в плогкости пространственного фильтра регистратора 10 равна скорости движени поверхности 8, благодар чему регистратор 10 формирует на своем выходе сигнал, пропорциональный скорости Уд движени поверхности 8. } Повышение точности измерени рассто ни до движущихс диффузноотражающих поверхностей при использовании изобретени достигаетс за счет измерени скоростей движени пов.ерхности и диффракционной картины образо.ванной отраженным от поверхности излучением, а также за счет снабжени устройства дл измерени рассто ни до поверхностей измерителем скорости движени поверхности. Формула изобретени 1. Способ измерени рассто ни до поверхностей, заключающийс в том, что формируют гомоцентрический,30 one of the inputs of which is connected to the output of the photoelectric recorder 2. A disadvantage of the known devices is the comparatively low accuracy of measuring the distance to the movement of DIFFUSED diffuse-reflecting surfaces. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the distance to moving diffuse-reflecting surfaces. This goal is achieved by registering a diffraction spot pattern formed by radiation reflected from a surface, measuring the speed of movement of the surface and the speed of moving the diffraction pattern, and the distance g is determined by the formula. -V / Vo - 2 where C is the distance from the center of the homocentric beam to the registration plane; V, VO - the speed of movement of the diffraction pattern in the registration plane and the surface, respectively; the + sign corresponds to the location of the center of the homocentric beam between the surface and the plane. registration. A device for carrying out the method is provided with a velocity measuring device for the surface, the electrical output of which is connected to the second input of the electronic signal processing unit. The surface velocity meter can be made as a photoelectric recorder, identical to the first one and placed in the path of the radiation reflected by the surface, so that its npocT filter is in a plane passing through the center of the homocentric beam parallel to the surface. In addition, the surface velocity meter can be made in the form of a telecentric beam shaper installed in the course of the Beams from a source and a photoelectric recorder identical to the first one placed on the surface of the rays of the telecentric beam reflected by the surface. The drawing shows a diagram of an apparatus for carrying out the proposed method. The device contains a radiation source 1, a shaper 2 of a homocentric beam, a photoelectric recorder 3 in the form of a spatial filter 4 arranged one after the other and a photodetector 5, an electronic unit 6 of signal processing and a meter 7 of surface speed 8, made for example in the form of a shaper 9 telecentric beam installed in the course of the rays from the source 1, and a photoelectric recorder 10, identical to the recorder 3.. If the surface 8 is illuminated by a divergent homocentric beam, the measuring instrument 7 of the speed of movement of the surface 8 can be made in the form of a photoelectric recorder 11 (shown in dotted lines), identical to the recorder 3 and placed in the path of the homocentric beam reflected by the surface 8 so that the spatial filter of the recorder 11 lies in the plane passing through the center of the homocentric beam (point F) parallel to the surface .8. The photoelectric recorder 3 is installed in the path of the rays of the homocentric beam reflected by the surface 8 at a distance different from the distance from the point F to the surface 8. The photoelectric recorder 10 is established at an arbitrary distance from the surface 8 in the course of the rays of the telecentric beam reflected by it. Each of the photoelectric registers 3, 10 and 11 is oriented so that it registers the radiation reflected by surface 8 in the direction close to its normal, and the distance from the spatial filter of each of these recorders 3, 10 and 11 to surface B is significantly larger than the dimensions of the illuminated pads on this surface. One of the inputs of the signal processing unit 6 is connected to the output of the photoelectric recorder 3, and the other is connected to the output of the surface speed meter 8. The constant input of the electronic unit b is proportional to the distance C from point T to the spatial filter 4 photoelectric recorder 3; Spatial filters of photoelectric recorders 3, 10, and And can be made in the form of amplitude diffraction gratings. As the source of radiation 1 can be used n optical quantum oscillator. In this case, the shaper 2 of the homocentric beam can be made in the form of a lens, and the shaper 9 of the telecentric beam in the form of a telescopic system. The method is carried out as follows. Shaper 2 converts the radiation of source 1 into a homocentric beam with a center at the point F, incident on a diffuse-reflecting surface 8 moving at speed Vfl. The rays of the homocentric beam reflected by surface 8 enter the photoelectric recorder 8 and form in the plane of its spatial filter 4 (in the recording plane ) a moving diffraction pattern, the velocity V of which transfer depends both on the velocity Vj, the displacement of the surface 8, and on the distance rj, from this height to the spatial fi 4 of the specified recorder 3 and is calculated by the equation V Vo (l +), (1) where r is the distance from the point F to the surface 8 (the + sign corresponds to the illumination of the surface 8 by a divergent beam, the sign - to the illumination of the surface 8 by a convergent beam The spatial filter 4 of the photoelectric recorder 3 modulates the moving diffraction pattern, as a result of which, from the output of the recorder 3, an electrical signal is sent to the corresponding input of the electronic unit / proportional to the velocity V of the diffraction pattern in the plane, from of the conductive surface 8 at a distance measurer 7 measures the movement speed VP surface 8, in result of which its output -on Correspondingly vuyuschy electronic input unit 6 receives an electrical signal proportional to the speed Vo about motion surface 8.. The distance g is related to the distance & and the distance r by the following dependencies: r rn - with for the case of illumination of the surface 8 by the divergent beam and the location of the point F between the surface 8 and the recording plane (spatial filter 4) of the photoelectric recorder 3; . r C - Hn (3) for the case of illumination of the surface 8 by a converging beam; g Tf, + C for the case of illuminating the surface 8 with a diverging beam and positioning the registration plane of the photoelectric recorder 3 between the point F and the surface 8. The joint solution of equations (1) - (4) gives the formula for calculating the distance η -V / vi . where the sign corresponds to the location of the center of the homocentric beam (point F) between the surface 8 and the registration plane (spatial filter 4) of the photoelectric recorder 3. The signal processing electronics 6 transforms the signals arriving at its inputs in accordance with formula (5) and at its output, a signal proportional to the measurement of the distance e to the distance g. In the case of the measuring device 7, the speed of movement of the surface 8 in the form of the recorder 11, the speed of movement of the diffraction pattern in the plane its spatial filter is equal to twice the speed of movement of the surface 8, so that the recorder 11 generates an electrical signal at its output proportional to the speed Vg of movement of the surface 8. The advantage of this embodiment of the meter 7 is its simplicity. However, it can be used only in the case of illumination of the surface 8 by a divergent beam, and the accuracy of measuring its velocity depends on the accuracy of orientation of the recorder 11 relative to the center of curvature of the homocentric beam. The best option, free from these drawbacks, is to perform the meter 7 in the form of a beamformer 9 telecentre4tecKoro beam and a photoelectric recorder 10. In this case, the speed of movement of the diffraction pattern formed by the telecentric beam reflected from the moving surface B in the plasticity of the spatial filter of the recorder 10 is equal to the speed surface motion 8, whereby the recorder 10 generates at its output a signal proportional to the speed Od of the surface motion 8.} By Using the invention, increasing the accuracy of measuring the distance to moving diffuse-reflecting surfaces is achieved by measuring the speeds of the surface and the diffraction pattern formed by radiation reflected from the surface, as well as by supplying a device for measuring the distance to the surfaces with a surface velocity meter. Claim 1. The method of measuring the distance to the surface, which consists in forming a homocentric,
пучок излучени , направл ют его на поверхность, модулируют отраженное от поверхности излучение, регистрируют его и определ ют рассто ние от центра гомоцентрического пучка до поверхности, отличающийс тем, что, с целью повышени тоности измерени рассто ни до движущихс диффузно-отражающих поверхностей , регистрируют дифракционную п тнистую картину, образованную отражаемым поверхностью излучением измер ют скорость движени поверхности и скорость движени дифракционной картины, а рассто ние определ ют по формулеa beam of radiation, direct it to the surface, modulate the radiation reflected from the surface, register it and determine the distance from the center of the homocentric beam to the surface, characterized in that, in order to increase the fineness of the measurement of the distance to moving diffuse reflecting surfaces, register the diffraction the spotted pattern of radiation reflected by the surface measures the speed of the surface and the speed of the diffraction pattern, and the distance is determined by the formula
где С - рассто ние от центра гомоцентрического пучка до плоскости регистрации; V ,7,5 - скорости движени дифракционной картины в плоскости регистрации и поверхности, соответственно, знак + соответствует расположению центра гомоцентрического пучка между йоверхностью и плоскостью регистрации.where C is the distance from the center of the homocentric beam to the registration plane; V, 7.5 - the speed of movement of the diffraction pattern in the registration plane and the surface, respectively, the sign + corresponds to the location of the center of the homocentric beam between the surface and the registration plane.
2. Устройство дл измерени рассто ни до поверхностей, содержащее источник излучени и установленный за ним формирователь гомоцентрического пучка, фотоэлектрический регисратор , выполненный в виде расположенных один за другим пространст .венного фильтра и фотоприемника и2. A device for measuring the distance to surfaces, containing a radiation source and a homocentric shaper mounted after it, a photoelectric recorder made in the form of a space filter and photodetector arranged one after the other and
устанавливаемый на пути отражаемого поверхностью излучени , и электронный блок обработки сигналов, один из входов которого подключен к выходу фотоэлектрического регистратора,mounted on the path of radiation reflected by the surface, and an electronic signal processing unit, one of the inputs of which is connected to the output of the photoelectric recorder,
5 отличающеес тем, что оно снабжено измерителем скорости движени поверхности, электрический выход которого подключен к. второму входу электронного блока обработки5, characterized in that it is provided with a measuring instrument for the speed of movement of the surface, the electrical output of which is connected to the second input of the electronic processing unit
0 сигналов.0 signals.
3.Устройство по п. 2, отличающеес тем, что измеритель скорости движени поверхности выполнен в виде фотоэлектрического3. The device according to claim 2, characterized in that the surface velocity meter is made in the form of a photoelectric
5 регистратора, идентичного, первому и размещенного на пути отражаемого поверхностью излучени так, что его пространственный фильтр лежит в плоскости, проход щей через центр5 of the recorder, identical to the first one and placed in the path of the radiation reflected by the surface, so that its spatial filter lies in a plane passing through the center
0 гомоцентрического пучка параллельно поверхности.0 homocentric beam parallel to the surface.
4.Устройство по п. 2, о т л ичающеес тем, что измеритель скорости движени поверхности4. The device according to claim 2, which is based on the fact that the surface velocity meter
5 выполнен в виде формировател телецентрического пучка, установленного в ходе лучей от источника, и фотоэлектрического регистратора, идентичного первому, размещаемого на пути отражаемых поверхностью лучей5 is made in the form of a telecentric beam shaper installed in the course of the rays from the source, and a photoelectric recorder identical to the first one placed on the path of the rays reflected by the surface
телецентрического пучка.telecentric beam.
Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination
1.За вка ФРГ № 2650422, кл. G 01 В 11/14, 1977.1. Forward Germany No. 2650422, cl. G 01 B 11/14, 1977.
2.За вка ФРГ № 2058597,2. Forward Germany No. 2058597,
кл. G 01 В 11/14, 1972 (прототип).cl. G 01 B 11/14, 1972 (prototype).