SU968601A2

SU968601A2 - Photoelectric device for focusing to light and shadow boundary

Info

Publication number: SU968601A2
Application number: SU813239396A
Authority: SU
Inventors: Борис Николаевич Чуличкин; Юрий Николаевич Попов
Original assignee: Предприятие П/Я М-5532
Priority date: 1981-01-22
Filing date: 1981-01-22
Publication date: 1982-10-23

Description

1one

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и предназначено дл высокоточной регистрации положений границы объекта при линейных и угловых измерени х .The invention relates to instrumentation engineering and is intended for highly accurate recording of the positions of an object's boundary during linear and angular measurements.

По основному авт. св. № 796652 известно фотоэлектрическое устройство дл наведени На границу света и тени, содержащее осветитель, объектив и два фоточувствительных элемента, включенных по фотобаланс ой схеме и установленных после объектива , фоточувствительные элементы выполнены в виде двухэлементной матрицы, оптически сопр гаемой с плоскостью измер емого объекта. Элементы матрицы представл ют собой геометрические фигуры, площади которых равйы и центры т жести совмещены , причем один из элементов вл етс внешним по отнощению к другому. В данном случае элементы матрицы имеют форму круга и кольца, которые концентричны и равны по площади между собой 1.According to the main author. St. No. 796652 known a photoelectric device for pointing. On the border of light and shade, containing an illuminator, a lens and two photosensitive elements connected according to a photo balance and installed after the lens, photosensitive elements are made in the form of a two-element matrix optically coupled to the plane of the object being measured. The elements of the matrix are geometric shapes, the areas of which the ravs and centers of gravity are aligned, one of the elements being external to the other. In this case, the elements of the matrix have the form of a circle and a ring that are concentric and equal in area to each other 1.

Известное устройство обеспечивает регистрацию только линейного смещени светоконтрастной границы относительно центра и не дает информацию о ее угловом положении дл получени которой необходимо определение координат как минимум двух точек светоконтрастной границы объекта, т. е. имеет ограниченные функциональные возможности .The known device registers only the linear displacement of the light-contrast boundary relative to the center and does not provide information about its angular position. To obtain this, it is necessary to determine the coordinates of at least two points of the light-contrast boundary of the object, i.e., it has limited functionality.

Целью изобретени вл етс расширениеThe aim of the invention is to expand

5 функциональных возможностей, а именно определение координат объекта (как линейных, так и угловых).5 functionality, namely the definition of the coordinates of the object (both linear and angular).

Эта цель достигаетс тем, что в фотоэлектрическом устройстве фотоприемна матрица содержит дополнительно два фоточувствительных элемента, выполненных в виде наружных полуколец, концентричных элементам матрицы, симметричных между собой равных по площади, электрически изолироваванных друг от друга и включенных по фото15 балансной схеме.This goal is achieved by the fact that, in a photoelectric device, a photodetector array contains additionally two photosensitive elements, made in the form of external half-rings, concentric elements of the matrix, symmetrical with each other equal in area, electrically isolated from each other and connected according to the photo15 balanced circuit.

На чертеже изображена фотоприемна матрица фотоэлектрического устройства.The drawing shows a photodetector matrix of a photovoltaic device.

Фотоприемна матрица представл ет собой два фоточувствительных элемента 1 и 2,The photo-receiving matrix consists of two photosensitive elements 1 and 2,

20 имеющих соответственно форму кольца и круга, которые концеНтричНы и равны по площади между собой. Концентрично первым двум фоточувствительным элементам 1 и 2 расположены дополнительно два наружных элемента, выполненные в виде полуколец 3 и 4, симметричных между собой. Площади полуколец 3 и 4 равны, друг от друга они электрически изолированы и включены по фотобалансйой схеме.20 having respectively the form of a ring and a circle, which are endless and equal in area to each other. Concentric to the first two photosensitive elements 1 and 2 there are additionally two external elements made in the form of half-rings 3 and 4, symmetrical to each other. The areas of semirings 3 and 4 are equal; from each other, they are electrically isolated and included in a photo-balanced scheme.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При перемещении объекта (не показан) перемещаетс его изображение по фотоприемной матрице. При угловом смещении светоконтрастной границы объекта фотоэлектрический дисбаланс в элементах 1 и 2 не возникает, так как элементы симметричны относительно своего центра. В то же врем электрические сигналы, снимаемые с фоточувствительных элементов 3 и 4, измен ютс пропорционально углу поворота светоконтрастной границы объекта. Сигналы станов тс равными, когда изображение светоконтрастной границы объекта займет положение , перпендикул рное линии симметрии эле ментов 3 и 4. Линейное смещение светоконтрастной границы объекта относительно центра не будет вносить дисбаланса в элементах 3 и 4.When an object (not shown) is moved, its image moves along the photodetector array. With an angular displacement of the light-contrast boundary of the object, a photoelectric imbalance in elements 1 and 2 does not occur, since the elements are symmetrical about their center. At the same time, the electrical signals taken from the photosensitive elements 3 and 4 change in proportion to the angle of rotation of the light-contrast boundary of the object. The signals become equal when the image of the light-blue border of an object takes a position perpendicular to the line of symmetry of elements 3 and 4. A linear shift of the light-blue border of the object relative to the center will not introduce imbalance in elements 3 and 4.

Предлагаема фотоприемна матрица позвол ет при движении объекта иметь информацию об угловом и линейном положении границы объекта, в то врем как известное устройство дает информацию только о линейном положении границы объекта относительно центра матрицы, а получение информации об угловом положении границы объекта относительно прин той системы координат возможно только посредством вычислени при наличии дополнительной информации о координатах двух точек пр мой границы объекта.The proposed photoreceiver matrix allows for the movement of an object to have information about the angular and linear position of the boundary of the object, while the known device provides information only about the linear position of the boundary of the object relative to the center of the matrix, and obtaining information about the angular position of the boundary of the object relative to the received coordinate system only by calculating if there is additional information about the coordinates of two points of the object's direct boundary.

Данное преимущество дает возможность использовани предлагаемого устройства в системах автоматического слежени например , движение рабочих органов станка или измерительного устройства по щаблонам, копирам, автоматическое движение сельскохоз йственных машин по борозде, а также в качестве навигационного элемента в летательных аппаратах). Кроме того, устройство может примен тьс дл автоматизации линейных и угловых измерений в измеритель ных микроскопах и проекторах.This advantage makes it possible to use the proposed device in automatic tracking systems, for example, the movement of the working bodies of the machine or the measuring device by patterns, copiers, automatic movement of agricultural machines along the furrow, and also as a navigation element in aircraft). In addition, the device can be used to automate linear and angular measurements in measuring microscopes and projectors.

Claims

Invention Formula

Photoelectric device for pointing the border of light and shade when registering the boundary of an object according to ed. St. No. 796652,

characterized in that, in order to expand the functionality, the photodetector matrix contains additionally two photosensitive elements, made in the form of external half-rings, concentric to the elements of the matrix, symmetrical with each other, equal in area, electrically isolated from each other and included in a photo-balance circuit.

Sources of information taken into account during the examination 1. USSR Author's Certificate No. 796652, cl. G 01 B 9/04, 28.07.78.