Оптико-электронное устройство для измерения угловых отклонений объекта

 

Изобретение позволяет из.мерять угловые отклонения объекта при его монтаже, сборке и эксплуатации. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет формирования двух пучков от отражателя , имеющих различную оптическую дедукцию при угловых разворотах объекта. Формируют пучок, наклоненный к оптической оси объектива 2, направляют его на отражатель 3. скрепляемый с объектом контроля . В отражателе 3 пучок разделяется на два, одна часть пучка, пройдя призмы, отражается от отражающего покрытия, нанесенного на части гипотенузной грани второй по ходу излучения призмы. Другая часть пучка проходит приз.мы и попадет во второй призменный блок, аналогичный первому, выполненный в два раза меньше его и соединенный с ним гипотенузной гранью .призмы, имеющей тот же коэффициент преломления, что и соединяе.мая с ней призма первого призменного блока. Обе части пучка объективом 2 фокусируются на фотоприемник 4. При угловых разворотах объекта части пучков , отраженных от отражателя 3, и.меют различную оптическую редукцию, что приводит к различному пространственному смещению. В блоке обработки определяют величину рассогласования между изображениями марки и с учетом величины фокусного расстояния объектива вычисляют угловые развороты объекта вокруг координатных осей.4 ил. с S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1401269

А1 с у 4 G 01 В 11/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4006816/24-28 (22) 14.01.86 (46) 07.06.88. Бюл. N 21 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) Г. В. Бреенков, Э. Д. Панков и И. М. Кодинцев (53) 531.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1146547, кл. G 01 В 11/00, 1985. (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ОТКЛОНЕНИИ ОБЪЕКТА (57) Изобретение позволяет измерять угловые отклонения объекта при его монтаже, сборке и эксплуатации. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет формирования двух пучков от отражателя, имеющих различную оптическую дедукцию при угловых разворотах объекта.

Формируют пучок, наклоненный к оптической оси объектива 2, направляют его на отражатель 3. скрепляемый с объектом контроля. В отражателе 3 пучок разделяется на два, одна часть пучка, пройдя призмы, отражается от отражающего покрытия, нанесенного на части гипотенузной грани второй по ходу излучения призмы. Другая часть пучка проходит призмы и попадет во второй призменный блок, аналогичный первому, выполненный в два раза меньше его и соединенный с ним гипотенузной гранью призмы, имеющей тот же коэффициент преломления, что и соединяемая с ней призма первого призменного блока. Обе части пучка объективом 2 фокусируются на фотоприемник 4, При угловых разворотах объекта части пучков, отраженных от отражателя 3, имеют различную оптическую редукцию, что приводит к различному пространственному смещению.

В блоке обработки определяют величину рассогласования между изображениями марки и с учетом величины фокусного расстояния объектива вычисляют угловые развороты объекта вокруг координатных осей.4 ил.

1401269

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при монтаже и эксплуатации изделий в машино- и судостроении.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет формирования двух пучков от отражателя и проектирования их на один фотоприемник.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — элементы отражателя и ход лучей через отражатель; на фиг. 3 и 4 — положение изображений марки на фотоприемнике при различных угловых разворотах объекта.

Устройство содержит источник излучения (не показан),марку 1, объектив 2, в фокальной плоскости которого расположена марка 1, отражатель 3, скрепляемый с объектом (не показан), фотоприемник 4, установленный в фокусе объектива и выполненный, например, в виде прибора с зарядовой связью (ПЗС), и блок обработки (не показан), электрически соединенный с фотоприемником.

Отражатель выполнен из двух призменных блоков, каждый из которых состоит из двух пар прямоугольных призм 5, 6 и 7, 8, соединенных между - собой катетными гранями, а призменные блоки соединены гипотенузными гранями призм, имеющими один и тот же показатель преломления. На свободной части соединяемой гипотенузной грани нанесено отражающее покрытие 9.

Призмы в каждом призменном блоке выполнены из материала, имеющего различный показатель преломления и и и . Марка 1 смещена с оптической оси объектива 2 в фокальной плоскости на расстояние 1 и расположена в плоскости, совпадающей с плоскостью главного сечения отражателя.

Объект (не показан) имеет возможность поворота вокруг осей Х, У, Z на углы у„, y„, р соответственно.

На фиг. 3 показаны изображения 10 и 11 м а рки на фотоприемнике.

Устройство работает следующим образом.

Источник излучения освещает марку 1.

Объектив 2 формирует прошедшее марку излучение в параллельный пучок, наклоненный к оптической оси объектива, и направляет его на отражатель 3, в котором пучок лучей разделяется на две части, одна часть пучка пройдя призмы 5 и 6 и отразившись от отражающего покрытия 9 и вновь пройдя призмы 5, 6, выходит из отражателя 3. Объектив 2 строит его изображение 11 на фотоприемнике 4. Другая часть пучка, последовательно пройдя призмы 5 — 8, так же выходит из отражателя 3. Объектив 2 так же строит изображение 10 этого пучка на фотоприемнике 4.

При угловых разворотах объекта угловое отклонение пучков различно, поскольку для одного из пучков коэффициент преобразования двойка, а для другого единица, в результате чего пучки на фотоприемнике смещаются на различную величину.

С выхода фотоприемника 4 снимают сигналы, пропорциональные этим смещениям, и, зная величину фокусного расстояния объектива в блоке обработки, вычисляют угол разворота объекта.

При повороте объекта на угол р (угол

10 скручивания, фиг. 3) изображения 10 и 11 марки смещаются друг относительно друга на расстояние (Х» — Х, ), соответствующее углу р по часовой стрелке.

Измеряемый угол вычисляют по следующей зависимости:

У з

+ р =arcsin " е где 1 — величина смещения центра марки относительно центра фотоприемника.

Коллимеционные углы у„и q (фиг. 4)

20 вычисляют по следующей зависимости

+ р„= a>ctg

2Е х,"-г(х,— х ) 2х, — х.

8f 21

25 где f — фокусное расстояние объектива;

/ у — величина смещения изображения 10

1 марки.

Формула изобретения

Оптико-электронное устройство для измерения угловых отклонений объекта, содержащее последовательно установленные источник излучения, марку, объектив, в фокальной плоскости которого расположена марка, и отражатель, предназначенный для скрепления с объектом, и установленные в обратном ходе от отражателя позиционночувствительный фотоприем ник, расположенный в фокусе объектива, и блок обработки, электрически соединенный с фотоприемником, отличающееся тем, что, с целью ловы40 шения точности измерения, отражатель выполнен в виде двух призменных блоков, каждый из которых состоит из двух прямоугольных призм, соединенных друг с другом катетными гранями, линейные размеры одного

45 из призменных блоков в два раза больше соответствующих размеров другого, призмы в каждом блоке выпал нены из м атери алов, имеющих отличные друг от друга показатели преломления, призменные блоки соединены друг с другом одними гипотенузными гранями призм, имеющих один и тот же показатель преломления, на свободной части соединяемой гипотенузной грани большей призмы нанесено отражающее покрытие, призменные блоки ориентированы так, что другие гипотенузные грани призм расположены в плоскости, перпендикулярной к направлению излучения, а марка смещена с оптической оси объектива в плоскости главного сечения призменных блоков.

1401269

45 ЙреЬрить а

Составитель Н. Солоухин

Редактор О. Головач Техред И. Верес Корректор A. Зимокосов

Заказ 2532/38 Тираж 680 П одп исное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4!5

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