SU1483254A1 - Instrument for determining coordinates of member position - Google Patents
Instrument for determining coordinates of member position Download PDFInfo
- Publication number
- SU1483254A1 SU1483254A1 SU874342855A SU4342855A SU1483254A1 SU 1483254 A1 SU1483254 A1 SU 1483254A1 SU 874342855 A SU874342855 A SU 874342855A SU 4342855 A SU4342855 A SU 4342855A SU 1483254 A1 SU1483254 A1 SU 1483254A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- matrix
- photodetectors
- column
- radiation source
- coordinates
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к области измерительной техники и может быть использовано дл измерений малых линейных и угловых перемещений. Цель изобретени - упрощение устройства - достигаетс за счет использовани одной и той же матрицы фотоприемников при измерении положени по двум координатам за счет того, что крестообразный источник излучени расположен под углом относительно оси симметрии матрицы фотоприемников. Автоколлимационна оптическа система 2 формирует изображение крестообразного источника 3 излучени на матрице 4 фотоприемников, положение которого определ етс углами поворота зеркала 1, св зываемого с объектом. Коммутатор 5 осуществл ет построчное считывание сигнала с матрицы 4. С помощью коррел тора 6 и амплитудного компаратора 7 осуществл етс определение номера столбца, в котором измен етс величина сигнала, по номеру которого с помощью счетчика 8 осуществл етс регистраци измер емой величины в относительных координатах. Аналогично регистрируетс положение объекта по другой координате, где считывание осуществл етс по столбцам. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.The invention relates to the field of measurement technology and can be used to measure small linear and angular displacements. The purpose of the invention, a simplification of the device, is achieved by using the same array of photodetectors when measuring the position in two coordinates due to the fact that the cross-shaped radiation source is located at an angle relative to the axis of symmetry of the photodetector array. The autocollimation optical system 2 forms an image of a cross-shaped radiation source 3 on a matrix of 4 photodetectors, whose position is determined by the angles of rotation of the mirror 1 associated with the object. Switch 5 performs line-by-line reading of the signal from matrix 4. Using the correlator 6 and the amplitude comparator 7, the column number is determined, in which the signal magnitude is changed, according to the number of which the measured value is recorded in relative coordinates using the counter 8. Similarly, the position of the object is recorded at another coordinate, where the reading is carried out in columns. 1 hp f-ly, 5 ill.
Description
фцг. iffzg if
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерений малых линейных и угловых перемещений .The invention relates to a measurement technique and can be used to measure small linear and angular displacements.
Цель изобретени - упрощение уст- ройства - достигаетс путем использовани одной и той же матрицы фотоприемников при измерении положени по двум координатам за счет того, что крестообразный источник излучени расположен подThe purpose of the invention, the simplification of the device, is achieved by using the same array of photodetectors when measuring the position in two coordinates due to the fact that the cruciform radiation source is located under
утлом относительно оси симметрии матрицы фотоприемников.fragile relative to the axis of symmetry of the array of photodetectors.
На фиг. 1 показан принцип действи автоколлимационной оптической системы; на фиг. 2 - матрица фотоприемников и автоколлимационное изображение крестооб- разного источника излучени ; на фиг. 3 - матрица фотоприемников, на которой штриховкой показаны фотоприемники, на выходе которых .присутствует сигнал; на фиг. 4 - блок-схема устройства; на фиг. 5 - временные диаграммы сигналов в разных точках блок-схемы устройства.FIG. 1 shows the principle of operation of the autocollimation optical system; in fig. 2 — photodetector array and an autocollimation image of a cross-shaped radiation source; in fig. 3 is a matrix of photodetectors, on which photodetectors are shown by hatching, at the output of which a signal is present; in fig. 4 is a block diagram of the device; in fig. 5 - timing charts of signals at different points in the block diagram of the device.
Устройство содержит зеркало 1, св зываемое с объектом, автоколлимационную оптическую систему 2, крестообразный источник 3 излучени и пр моугольную мат- рицу 4 фотоприемников, размещенные в фокальной плоскости автоколлимационной оптической системы 2, коммутатор 5, коррел тор 6, амплитудный компаратор 7, счетчик 8 и блок 9 управлени .The device includes a mirror 1 associated with the object, an autocollimation optical system 2, a cruciform radiation source 3 and a rectangular matrix of 4 photodetectors placed in the focal plane of the autocollimation optical system 2, switch 5, correlator 6, amplitude comparator 7, counter 8 and control unit 9.
Рассмотрим работу устройства на приме- ре определени координат углового положени объекта. В этом случае оптическа св зь матрицы и источника излучени осуществл етс при помощи автоколлимационной оптической системы, принцип действи которой по сн етс фиг. 1.Consider the operation of the device using the example of determining the coordinates of the angular position of an object. In this case, the optical connection of the matrix and the radiation source is carried out using an autocollimation optical system, the principle of which is explained in FIG. one.
На фиг. 1 изображено зеркало 1, св зываемое с объектом, угловое положение которого подлежит измерению. Возможность поворота по углам аир условно показана размещением зеркала 1 в ос х подве- са. Зеркало 1 находитс в поле зрени автоколлимационной оптической системы 2 (показана условно), в фокальной плоскости которой размещены крестообразный источник 3 излучени и матрица 4 фотоприемников .FIG. Figure 1 shows a mirror 1 associated with an object whose angular position is to be measured. The possibility of rotation in the corners of the air conditioner is conventionally shown by placing the mirror 1 in the axles of the suspension. Mirror 1 is in the field of view of the autocollimation optical system 2 (shown conventionally), in the focal plane of which a cruciform radiation source 3 and a matrix of 4 photodetectors are placed.
Световой поток источника 3 проходит через автоколлимационную оптическую систему 2 и попадает на зеркало 1. Отраженный ог зеркала 1 световой поток вновь проходит через автоколлимационную опти- ческую систему 2 и попадает на матрицу 4 фотоприемников, на которой формируетс автоколлимационное изображение крестообразного источника 3 излучени (условно показано крестом). При поворотах зеркала 1 на углы аир изображение источника 3 будет перемещатьс по матрице 4 соответственно в горизонтальном и вертикальном направлени х.The light flux of source 3 passes through the autocollimation optical system 2 and hits mirror 1. The reflected light of the mirror 1 again passes the light flux through the autocollimation optical system 2 and enters the matrix 4 of photodetectors, on which the autocollimation image of a cruciform radiation source 3 is formed (it is conventionally shown cross). When the mirror 1 rotates at the corners of the air, the image of the source 3 will move along the matrix 4 in the horizontal and vertical directions, respectively.
; ;
0 0
5 five
На фиг. 2 показан укрупненный вид матрицы 4 фотоприемников и автоколлимационное изображение крестообразного источника излучени .FIG. Figure 2 shows an enlarged view of a matrix of 4 photodetectors and an autocollimation image of a cross-shaped radiation source.
Рассмотрим одну из линий креста, например вертикальную. Взаимодействие этой линии с пр моугольной матрицей при их взаимном развороте на угол ср эквивалентно взаимодействию линии без разворота с матрицей, выполненной в виде трансверсаль- ной сетки, т. е. при перемещении линии сигналы в фотоприемниках будут по вл тьс последовательно в каждом р ду и по номеру р да, в котором измен етс номер столбца, можно судить об угле поворота. При этом разрешающа способность будет определ тьс отношением размера а фотоприемника к количеству /V р дов.Consider one of the lines of the cross, such as vertical. The interaction of this line with the rectangular matrix at their mutual rotation through the angle cp is equivalent to the interaction of the line without the rotation with the matrix made in the form of a transverse grid, i.e. when the line is moved, the signals in the photodetectors will appear sequentially in each row and By the row number in which the column number changes, you can judge the rotation angle. In this case, the resolution will be determined by the ratio of the size of the photodetector a to the number of / V rows.
При различных значени х угла ф получаетс различна разрешающа способность. Изменение разрешающей способности происходит дискретно при таких углах ф, при которых лини креста параллельна диагонали одного или нескольких столбцов матрицы.At different values of the angle f, the resolution is obtained. The resolution change occurs discretely at such angles of f, at which the cross line is parallel to the diagonal of one or several columns of the matrix.
Целесообразно выбирать тангенс угла разворота кратным отношению рассто ни между строками или столбцами матрицы к длине строки или столбца, т. е.It is advisable to choose the tangent of the rotation angle by a multiple of the distance between the rows or columns of the matrix to the length of the row or column, i.e.
,,
где К -1,2,З...Л/(М);where K -1,2, S ... L / (M);
а - рассто ние между строками (столбцами ) ;a is the distance between rows (columns);
b - длина строки (столбца); N(M) -количество строк (столбцов).b - the length of the row (column); N (M) is the number of rows (columns).
При /(1 достигаетс максимальна разрешающа способность, равна (в случае угловых измерений)When / (1, the maximum resolution is reached, is equal (in the case of angular measurements)
&a j-arctg-: -f& a j-arctg-: -f
(2)(2)
где / - фокусное рассто ние объектива.where / is the focal length of the lens.
Аналогично можно определить угловое положение объекта по другой координате.Similarly, you can determine the angular position of the object in another coordinate.
Коммутатор 5 осуществл ет считывание сигналов с фотоприемников матрицы в два приема последовательно по строкам и по столбцам. Коррел тор 6 осуществл ет сравнение последовательности сигналов строк или столбцов с эталонным сигналом S(t). Амплитудный компаратор 7 осуществл ет сравнение сигнала с коррел тора 6 с пороговым уровнем (Упер . Счетчик 8 импульсов подсчитывает импульсы блока 9 управлени от момента начала считывани сигналов с фотоприемников по строкам или столбцам до момента его остановки сигналом с амплитудного компаратора 7 и тем самым регистрирует (в относительных единицах ) величину углового перемещени .The switch 5 reads the signals from the photodetectors of the array in two steps successively in rows and columns. The correlator 6 compares the signal sequence of the rows or columns with the reference signal S (t). The amplitude comparator 7 compares the signal from the correlator 6 with the threshold level (Run. The pulse counter 8 counts the pulses of the control unit 9 from the moment the signals from the photodetectors start reading in rows or columns until it stops by the signal from the amplitude comparator 7 and thereby registers ( in relative units) the magnitude of the angular displacement.
Работа схемы регистрации по сн етс временными диаграммами, изображенными на фиг. 5.The operation of the registration scheme is illustrated by the timing diagrams shown in FIG. five.
Дл определени координаты а коммутатор 5 осуществл ет считывание сигналов с фотоприемников матрицы 4 по столбцам, начина с первого в направлении стрелки на рисунке фиг. 3 (сверху вниз). При этом дл данной конфигурации последовательность сигналов данной координаты 5а имеет вид, показанный на фиг. 5. В коррел торе б происходит поразр дное перемножение сигнала Sa с сигналом S(t) и суммирование результатов перемножени . Результатом вл етс сигнал Ska- В момент ta сигнал достигает максимума, при этом врем от начала считывани до момента ta пропорционально координате а. Поскольку импульсы считывани с блока 9 управлени идут через равные промежутки времени, то координата а пропорциональна количеству импульсов считывани , выработанных к моменту /а. Момент (а определ етс при помощи амплитудного компаратора 7, который вырабатывает сигнал в момент достижени сигналом Sfca максимума. Поскольку счетчик импульсов запускаетс в момент начала считывани , а останавливаетс сигналом с компаратора 7, то показани /Va счетчика 8 импульсов пропорциональны координате а.To determine the coordinate a, the switch 5 reads the signals from the photodetectors of the matrix 4 in columns, starting with the first one in the direction of the arrow in the figure of FIG. 3 (top to bottom). Moreover, for this configuration, the sequence of signals of this coordinate 5a has the form shown in FIG. 5. In the correlating torus b, a one-by-one multiplication of the signal Sa with the signal S (t) occurs and the results of the multiplication are summed up. The result is the signal Ska- At the moment ta, the signal reaches a maximum, and the time from the beginning of the reading to the moment ta is proportional to the coordinate a. Since the read pulses from the control unit 9 run at regular intervals of time, the coordinate a is proportional to the number of read pulses produced by the instant a. The moment (and is determined by the amplitude comparator 7, which generates a signal at the moment when the maximum signal is reached by Sfca. Since the pulse counter is started at the moment of starting reading, and is stopped by the signal from the comparator 7, the readings / Va of the counter 8 pulses are proportional to the coordinate a.
Аналогично определ етс координата р, при этом считывание происходит по строкам матрицы, начина с первой в направлении стрелки, показанном на фиг. 3 (слева направо).The coordinate p is determined in a similar way, and the reading takes place along the rows of the matrix, starting with the first one in the direction of the arrow shown in FIG. 3 (from left to right).
Все вышеприведенное касаетс случа измерени угловых отклонений, однако это справедливо и дл случа измерени ли0All the above concerns the case of measuring angular deviations, however this is also true for the case of measuring
5five
нейных смещений, при этом измен етс вид оптической св зи между источником излучени и матрицей.shifts, thereby changing the type of optical coupling between the radiation source and the matrix.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874342855A SU1483254A1 (en) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | Instrument for determining coordinates of member position |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874342855A SU1483254A1 (en) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | Instrument for determining coordinates of member position |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1483254A1 true SU1483254A1 (en) | 1989-05-30 |
Family
ID=21342036
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU874342855A SU1483254A1 (en) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | Instrument for determining coordinates of member position |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1483254A1 (en) |
-
1987
- 1987-10-16 SU SU874342855A patent/SU1483254A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 629450, кл G 01 В 19/34, 1978. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4129384A (en) | Optical extensometer | |
JP3072779B2 (en) | Tilt angle detector | |
US3393600A (en) | Optical ranging apparatus | |
JPS60257309A (en) | Noncontacting distance measuring device | |
CN107402061B (en) | Resonant mode scanning mirror amplitude measurement system and method | |
US3486826A (en) | Three axis optical alignment apparatus | |
SU1483254A1 (en) | Instrument for determining coordinates of member position | |
GB1513380A (en) | Position indicating system | |
US3375750A (en) | Three axis optical alignment device | |
JPS63302304A (en) | Sensor integrated with signal processing system for determining position from 1-d to 3-d | |
JPH0798429A (en) | Range finder | |
SU1654651A1 (en) | Device for object motion measurements | |
SU1368633A1 (en) | Photoelectric autocollimator | |
SU1026007A1 (en) | Non-flatness measuring method | |
SU1244486A1 (en) | Method of measuring distance between two points | |
SU1054680A1 (en) | Method of gauging linear dimensions of opaque objects | |
SU1508092A1 (en) | Apparatus for measuring displacements | |
JPS62138715A (en) | Method and instrument for measuring displacement | |
SU495526A1 (en) | Mirror Brand | |
SU1320663A1 (en) | Device for measuring distance to reflecting surface | |
JPS58132896A (en) | Conpound sensor | |
RU2091708C1 (en) | Gear measuring linear and angular movements | |
SU516130A1 (en) | Measuring the divergence of the radiation beams of an optical quantum generator | |
SU550529A1 (en) | Device for remote control of object turning angles | |
SU1105756A1 (en) | Method of measuring objects shape and position |