Оптико-электронное устройство для измерения угловых отклонений объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет измерять угловые отклонения объекта относительно любой из координатных. Целью изобретения является упрощение устройства за счет вьшолнения отражателя из трех типовых призм, соединенных между собой. Освещают марку 1, расположенную в фокусе автоколлимационного объектива 2, который формирует коллимированный пучок излучения и направляет его на отражатель 3, скрепленный с контролируемым объектом. Отражатель W 3, выполненный из прямоугольной призмы типа БР-180 и двух призм-ромбов, скрепленных между собой малыми гранями , а большими - с соответствующей катетной гранью прямоугольной призмы, формирует два отраженных пучка, имеющих угол, равный (Л, с оптической осью автоколлимационного объектива 2. Угловой разворот отраженных пучков относительно начального положения пучка обеспечивается за счет выполнения призм-ромбов и прямоугольной призмы из материалов, имеющих различные показатели преломления, и выполнения отражающего покрытия на одной из мальк скрепляемых граней призмы-ромба. Отраженные обе части пучка автоколлимационным объективом 2 проектируются на два позиционно-чувствительных фотоприемника 7,8, оптически связанных с маркой 1 через отражатель 3. По положению изображения каждого из двух пучков на одном из двух фотоприемников 7, 8 судят об угловых разворотах относительно координатных осей. 6 ил. ( 00 ел CD о: О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. (51) 4 G 01 В 11/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ДBTOPCHÎMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

@ - ч;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3928145/24-28 (22) 12.07.85 (46) 15.12.87. Бюп. У 46 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) Г.В.Бреенков и Э.Д.Панков (53) 531.743 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1146547, кл. G 01 В 11/00, 1985. (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ОТКЛОНЕНИЙ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет измерять угловые отклонения объекта относительно любой из координатных. Целью изобретения является упрощение устройства за счет выполнения отражателя из трех типовых призм, соединенных между собой. Освещают марку 1, расположенную в фокусе автоколлимационного

О объектива 2, который формирует коллимированный пучок излучения и направляет его на отражатель 3, скрепленный с контролируемым объектом. Отражатель

„„SU„„1359670 А1

3 выполненный из прямоугольной приз\ о мы типа БР-180 и двух призм-ромбов, скрепленных между собой малыми гранями, а большими — с соответствующей катетной гранью прямоугольной призмы, формирует два отраженных пучка, имеющих угол, равный М, с оптической осью автоколлимационного объектива

2. Угловой разворот отраженных пучков относительно начального положения пучка обеспечивается за счет выполнения призм-ромбов и прямоугольной призмы из материалов, имеющих различные показатели преломления, и выполнения отражающего покрытия на одной иэ малых скрепляемых граней призмы-ромба.

Отраженные обе части пучка автоколли- Ж мационным объективом 2 проектируются р на два позиционно-чувствительных фо- У топриемника 7,8, оптически связанных С с маркой 1 через отражатель 3. По положению иэображения каждого иэ двух ф пучков на одном из двух фотоприемников 7, 8 судят об угловых разворотах относительно координатных осей. 6 ил.

1 13596

Изобретение относится к иэмери-! тельной технике и может быть использ(рвано при измерении угловых отклонений объекта при монтаже и сборке.

Целью изобретения является упрощение устройства за счет выполнения отражателя из трех типовых призм, соединенных между собой.

На фиг. 1 приведена оптическая схе- 10 ма устройства; на фиг.2 — составные части отражателя и их расположение между собой; на фиг.3 — - отражатель в сборке и ход лучей через него; на фиг.4 и 5 — положение изображения 15 марки при угловых разворотах объекта; на фиг.6 — схема обработки сигналов с фотоприемников.

Устройство состоит из источника 1 излучения (на чертеже не показан) 20 марки, автоколлимационного объектива

2, отражателя 3, выполненного из двух призм-ромбов 4 и 5 и прямоугольной призмы 6 типа БР-180, двух позиционно-чувствительных фотоприемников 7 25 и 8, расположенных в фокальной плос-. кости объектива и смещенных на равные расстояния по разные стороны от марки и блока обработки (не показан) .

На чертеже также показаны положе-. 30 ния изображения 9 и 10 марки 1, (10— на фотоприемниках 7 и 8) и зеркальная. гРань 11 отражателя 3.

Отражатель:предназначен для скрепления с контролируемым объектом, положение которого контролируется. Объект имеет возможность поворота вокруг осей Х, Y:è Z на углы(р„, p,(p соответственно.

Фотоприемники 7 и 8 оптически свя- 40 заны с маркой 1 через отражатель 3.

Устройство работает следующим об.разом.

Источник излучения освещает марку

1, расположенную в фокусе автоколли- 4б мационного объектива 2, который формирует параллельно пучок лучей и направляет его на отражатель 3. Пройдя прямоугольную призму, половина луча попадает в одну призму-ромб 4, а другая — во вторую призму-ромб 5.

Ввиду того, что показатель преломления и призм-ромбов 4 и 5 больше показателя преломления и< прямоугольной призмы 6, прошедшие ее части 55 пучков отклоняются от оптической оси в разные стороны. После отражения обеих частей пучка от соответствующей грани призмы-ромба 4 или 5 и эеркаль70 2 ного покрытия 11 обе части пучка выходят из отражателя 3 под углами„ равными по отношению к падающему пучку. Обе части пучка, отраженного отражателем 3, перехватывают автоколлимационным объективом 2 и строят изображения 9 и 10 каждого иэ двух пучков на одном из двух фотоприемников 7 и 8.

Блок обработки определяет положение следа изображения марки относительно центра позиционно-чувствительных фотоприемников 7 и 8. !

При повороте объекта на угол q( (угол скручивания) (фиг.4) центры изображения марки смещаются относительно нулевого положения в противо- ! ( положные стороны на +Y и -Y, соответс(вующие углу ср по часовой стреа лке.

С выходов позиционно-чувствительных фотоприемников 7 и 8 снимаются сигналы, пропорциональные смещениям !

Y и Y>. Измеряемый угол (p в блоке обработки вычисляется согласно зависимости ! . +Y

2Г

«+ Cf =агс tg — —— где 1 — величина смещений центров позиционно-чувствительных приемников излучения.

При разворотах объекта "вокруг осей

Х и Y коллимационные углы ц„и (p> (фиг.5) вычисляются в блоке обработки из зависимостей -гд

=2arctg ——

Х ( где f — фокусное расстояние объектива формирователя излучения. !

Х19

4. Q> =2arctg ! где Х„- смещения Х . и Х изображений 9 и 10 марки 1, при этом сигналы, им пропорциональные, снимаются с выходов позиционно-чувствительных фотоприемников 7 и 8 аналогичным образом.

Для малых угловых отклонений объекта указанные зависимости приобретают вид !

27 с!! = ---- ° (!! (ь = 2Х,э

-ЧУ= f! e! !

Y2+Y3 Ц =

23 з 13596

Обработка сигналов с выходов позиционно-чувствительных фотоприемников, например координатных фотодиодов (фиг.б), производится в следующей 5 последовательности: (А<+В< +А +В )-(С<+<<<+Cg+D ) для cp„; (A<+C<+A +C ) -(В, +D< +B +D ) для <р, (А,+В, +С +<. < )-(С,+D, +А +В ) для ср

Формула изобретения

Оптико-электронное устройство для измерения угловых отклонений объекта, содержащее фотоэлектрический автокол- 15 лиматор, образованный источником света, маркой, автоколлимационным объективом, в фокусе которого расположена марка, двумя позиционно-чувствительными фотоприемниками, установленными в фокальной плоскости объектива, и блоком обработки, электрически связанным с фотоприемниками, и отража70 тель, предназначенный для скрепления с контролируемым объектом, фотоприемники смещены с оптической оси объектива в разные стороны относительно марки и оптически связаны с ней через отражатель, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью упрощения устройства, отражатель выполнен из прямоугольной призмы БР-180 и двух призм-ромбов, скрепленных между собой малыми гранями, на одной из которых нанесено отражающее покрытие, каждая из призм-ромбов соединена своей большей гранью с одной из катетных граней прямоугольной призмы, обе призмыромба выполнены из материала, показа.тель преломления которого больше показателя преломления материала прямоугольной призмы, а прямоугольная призма ориентирована своей гипотенузной гранью перпендикулярно оптической оси объектива. реРpumb

3359670

1359670 фиГg

Составитель Н.Солоухин.

Техред М.Дицык Корректор 0.Кравцова

Редактор Г.Повхан

Заказ 6146/44 Тираж 677 Под пи с но е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.; д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4