Дискретный измеритель смещения светового пятна от оси визирования

 

ОП NCAHNE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик иц 737781 с присоединением заявки М—

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

- l

Опубликовано 3005,80.Бюллетень ¹ 20 о

531. /1 (uuu. ь)

Дата опубликования описания 05. 06 . 80

lf (72) Автор изобретения

А. Д; Голяков (71 ) За яв итель (54) ДИСКРЕТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СМЕЩЕНИЯ СВЕТОВОГО

ПЯТНА ОТ ОСИ ВИЗИРОВАНИЯ

Поставленная цель достигается тем, что измеритель снабжен фотоприемником с прямоугольной светочувствительной поверхностью, расположенным на одной прямой, параллельной одной из координа тных осей, с фотоприемником с квадратной св еточувств итель ной пов ерхностью, блоком логики, входы которого соединены с выходами фотоприемников, а выходы — со входами соответственно электронного коммутатора и логических схем синхронизации, и 2 N оптически свяэанныии каскадами отклонения светового луча, каждый из которых выполнен из кристалла с двойным лучепреломлением и .электрооптического переключателя, подключенного к выходу электронного коммутатора, направление отклонения светового луча у всех первых кристаллов в каждой паре совпадает с одной из координатных осей, у вторых крис- таллов — с другой координатной осью, а толщина каждой пары кристаллов с двойным лучепреломлением выбрана из условия

Изобретение относится к фотоэлектрическим измерителям смещения светового луча с оптической оси и может быть ,использовано в цифровых фотоэлектрических следящих системах, а также в сканирующих системах, в координаторах цели и других аналогичных устройствах, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является. дискретный измеритель смещения свето-, вого пятна от оси визирования, содержащий фотоприемник с квадратной светочувствительной поверхностью, электронный коммутатор, реверсивные счетчи ки и соединенные с их входами логические схемы синхронизации (1).

Однако известный измеритель определяет координаты светового пятна только в пределах светового .пятна.

Причем даже и этих пределах статич, — 20 кая характеристика измерителя смещения нелинейная, особенно при значительных отклонениях светового луча от оси визирования. Нелинейность характеристики обусловлена неравномерностью засветки квадрантов и неидентичностью каналов.

Цель изобретения — расщирение диа- пазона измерения координат и увеличение .точности.

N- +1

4 ( тотдкна первой пары кристаллов, номер пары кристаллов.

1 где Т

1 = 1, 2,...,N (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено.030876 (21) 2399662/18-28 (5 l)Q, ИЛ.

G 01 В 11/00

737781

20

4!ФВЙ4ВВИМММЬФа»»чбтр » ъВ юл аа э »»» .!»» Мй и »»;+тФ»»- »» ". »» -.»»»»-..»з-.

На фиг, 1 представлена функциональная схема измерителя; на фиг. 2пример размещения фотоприемников; на фиг. 3 — пример выполнения блока логики при N =- 4; на фиг. 4 — временные диаграммы, поясняющие работу блока логики.

Измеритель содержит блок 1 из 2 N оптически связанных каскадов отклонения светового луча, включающий набор кристаллов 2-5 с двойным лучепреломле- нием и электрооптические переключатели

6-9. Все первичные кристаллы в каждой Паре кристаллов с двойным лучепрелом лением имеют направление отклонения светового луча, совпадающее с осью

Y а вторые — с осью X. Толщина каждой пары кристаллов выбрана из условия. где Т, толщина первой парыкристаллов, 3. = 1,2,...,N - номер пары кристаллов .

Все электрооптические переключатели, работающие на основе продольного электрооптического эффекта Покельса, связаны через электронный коммутатор

10 с источником 11 питания. Электрон- ный коммутатор 10 состоит из ключей

12-15, которые своими входами подключены к блоку 16 логики. Входы блока

16 логики соединены с фотоприемниками 1 / и 18 и генератором 19 импульсов, а выход — со входами логических схем 20, 21 синхронизации реверсивных счетчиков 22, 23.

Фотоприемники 17 и 18 (фиг. 2) рас"положены íà одной прямой, параллельной оси Х, на расстоянии Y = — d от

2N, оси визирования, где d — шаг дискре- 40 тизации светового пятна, определяемый из выражения d =(4 причем (:- толщина кристалла с двойным лучепреломлением, а Ч- угол между обыкновенным и необыкновенными лучами; Фотоприемник 17 имеет квадратную форму, а фотоприемник 18 — прямоугольную. Пример реализации блока 16 логики содержит два логических блока 24 и 25 выходы которых связайй c электройным 0 коммутатором 10 и логическими схемами 20, 21 синхронизации (фиг. 3) . Логический блок 24 состоит из триггеров

26-30 и элементов 31 — 34 И. Единич ные, выходы триггеров 27-30 .логического блока 24 через ключи К4 — К / подк}!ючены к электрооптическим переключателям П4 — П!, зЬ которыми расположены крйсталлы с двойным лучепреломлением, отклоняющие световой луч в направлении Y (фиг. 2, 3) . A Еди- Я} ничные выходы триггеров логического х блока 25 подключены через .ключи К4.—

К к электрооптическим переключате- х лям П4 — П, за которыми расположены крис таллы с двойным лучепреломлением, д5 отклоняющие световой луч н направлении Х. Элементы 3Ь ИЛИ-НЕ, 36 И, 37 НЕ связаны с фотоприемниками 1 / и 18 и логическими блоками 24, 25.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в рев ерс ивных счетчиках 22 и 23 (фиг. 1 и 3) введен цифровой эквивалент, равный

2" импульсов, причем ко входам ревер° М-! сивных счетчиков 22 и 23 подключены шины вычитанйя логических 20,, 21 схем синхронизации. Триггер 26 логического блока 24 находится в единичном состоянии, а триггеры 2/ — 30 — в нулевом состоянии. В аналогичном состоянии находятся триггеры блока 25.

Пусть световое пятно находится в точке

A с координатами Х, Y (фиг . 2) . С фотоприемников 1 / и 18 сигнал равен нулю. С приходом первого импульса от генератора 19 элемент 34 И открывается. Этот импульс переводит триггер 26 в нулевое состояние. Сигнал перехода из единичного состояния в нулевое переводит триггер 2/ в единичное состояние, что вызывает срабатывание ключа К4, и к электрооптическому переключателю П4 прикладывается напряжение источника питания

11 (фиг. 4 а, б, в) . На выходе электро оптического переключателя II/ образу4 ется луч, поляризованный под углом

90О относительно направления поляризации первоначального луча. В результате этого луч света, пройдя через кристалл с двойным лучепреломлением (i=4) как необыкновенный луч, смещаетс я в низ относительно своего перв оначального положения на величину d, где d — шаг дискретизации, а из реверсивного счетчика 23 происходит вычитание одной единицы. С приходом второго импульса триггер 26 переходит в единичное состояние (фиг. 4 а, б) .

Сигнал перехода триггера 26 из нулевого состояния в единичное, пройдя элемент 31 И, переводит триггер 28 в единичное состояние (фиг. 4 r) . Ключ К" срабатывает, и к электрооптическому переключателю П 3 прикладывается напряжение источника питания 11. На выходе электрооптического переключателя П образуется луч, / поляризованный под углом 90 относи.— тельно поляризации первоначального луча. В результате этого луч света, пройдя кристалл с двойным лучепреломлением (1=3) как необыкновенный луч, а через кристалл (1-4) как обыкновенный луч, отк.Ионяется от первоначального положения на величину 2 d. При этом из реверсивного счетчика 23 вычитается единица. Аналогичный процесс продолжается до пр!4хода восьмого импульса, Реверсивный счетчик 23 переходит в нулевое состояние. Логическая схема 21. синхронизации подключает к реверсивному счетчику 23 шину сло73778,1

I жения. Далее процесс продолжается до момента засветки фотоприемника 17.

Сигнал с фотоприемника 17 поступает на элементы 36 ИЛИ-НЕ и 37 НЕ. Элемент 34 И закрывается, прекращая доступ сигналов с генератора импульсов

19 на логический блок 24 и реверсивный счетчик 23, а элемент 36 И открывается, и сигналы с генератора 19 импульсов начинают поступать в логичес-т кий блок 25, где происходит процесс, аналогичный рассмотренному. В момент засветки фотоприемника 18 элемент

36 И прекращает до"туп сигналов с генератора 19 импульсов на логический блок 25. В реверсивных счетчиках

22 и 23 записывается информация о координатах начального положения све-.îâîãî пятна. Знак отклонения светово. го пятна от оси визирования определяется по состоянию логических схем 20, 21 синхронизации. 20

Достоинством предложенного технического решения является возможность ввода информации о положении светового пятна относительно оси визирования непосредственно в цифровую вычислителЬную машину без предварительной обработки сигнала и расширение диапазона измерения координат. Причем точность измерения координат этим уст ройством не зависит от величины смещения светового пятна от оси визирования, а определяется шагом дискретизации.

Формула изобретения

Дискретный измеритель смещения све- 35 тового пятна от оси визирования, содержащий фотоприемник с квадратной светочувствительной поверхностью, электронный коммутатор, реверсивные счетчики и соединенные с их входами .логические схемы синхронизации, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения координат и увеличения точности, он снабжен фотоприемником с прямоугольной светочувствительной поверхностью, расположенным на одной прямой, парал- лельной одной из координатных осей, фотоприемником с квадратной светочувствительной поверхностью, блоком логики, входы которого соединены с выходами фотоприемников, а выходы— со входами соответственно электронного коммутатора и логических схем сийхронизации, и 2 N оптически связанными каскадами отклонения светового луча, каждый из которых выполнен из кристалла с двойным лучепреломлением и электрооптического:переключателя, подключенного к выходу электронного коммутатора, направление отклонения светового луча у всех первых кристал« лов в каждой паре совпадает с одной из координатных осей, у вторых кристаллов — с другой координатной осью, а толщина каждой пары кристаллов с двойным лучепреломлением выбрана из условия

Т = 2 ° Т

1 ( где ҄— толщина первой пары кристаллов, 1 = 1;2,...,N — номер пары кристаллов. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство сссР

Р ЗЗ1346, кл. G Ul S 1(lU, 1972 (ггрототип) 737781 б) в) г) е) Заказ Заказ 2561/7 Тираж 801 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130ss москва Ж-35 Ра сная наб 4 5

I I г ув ° )д. /

Филиал НПП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Климова

Редактор В. Романенко Техред К.Ковалева Корректор С. Шекмар