Устройство для измерения углового положения объекта

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я G 01 В 11/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° °

Мв (21) 4778471/28 (22) 05.01.90 (46) 30.04.92. Бюл. М 16 (71) Московский автомеханический институт (72) А. С. Аристов и В. М. Веденов (53) 535.322.2(088.8) (56) Капичин И. И. Оптико-электронно угло-, измерительные системы, Киев: Техника, 1986, с. 144.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1631264, кл. G 01 В 11/26, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГ- .

ЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОБЬЕКТА 7) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для. контроля углового положения объекта с помощью лазерных. измерителей. В исходном,, Ы,, 1730533 А1 состоянии пучок лучей источников 2 направляется параллельно основанию 1 в сторону объекта 3 контроля, формируя базу отсчета, делится светоделительной гранью 7 типа

БС-0 призмы 6 на два пучка лучей. Один из этих пучков лучей после выходной грани призмы 7 попадает на входную грань дополнительной призмы 9 типа БС-О, грань этой призмы направляет световой пучок в центр второго отсчетного узла 4. Другой световой пучок лучей проходит через прямоугольную призму 8 и, отразившись от боковых граней уголкового отражателя 6, попадает на чувст-. вительную площадку первого отсчетного узла 5. Сигналы с выходов отсчетных узлов 4 и 5 усиливаются и подаются на вход вычислителя, выходной сигнал которого пропорционален углу наклона объекта. 1 ил.

7 Я

Ф .1730533

10

25

35

55

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля углового положения объекта с помощью лазерных измерителей.

Известно устройство для измерения углового положения объекта, содержащее автоколлимационный датчик, два излучателя, дефлектор, объектив, светоделительный кубик, анализатор (диафрагма), конденсатор, фотоприемник и усилитель.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии углового поворота объекта изображения излучателей проектируются на края анализатора так, что на фотоприемник приходятся два равных сигнала в противофазе, суммирование которых на частоте модулятора дает постоянное напряжение, равное нулю. При повороте объекта происходит смещение изображений излучателей, на выходе фотоприемника возникает сигнал, фаза которого определяет знак рассогласования, а амплитуда — величину углового перемещения.

Недостатком этого устройства является сравнительно низкая точность при измерении углового положения объекта из-за влияния нестабильности пространственного положения диафрагмы направленности излучателей и влияния воздушного тракта, по которому распространяется световой поток излучателей.

О

Известно устройство для измерения углового положения объекта, содержащее источник коллимированного излучения, два отсчетных узла, предназначенных для скрепления с объектом, светоделительный призменный блок, выполненный в виде призмы типа БС-0 со светоделительным покрытием на второй по ходу пучка лучей грани и прямоугольной призмы, склеенной своей гипотенузной гранью с второй гранью призмы БС-0, и угловой отражатель, скрепленный со светоделительным блоком так, что входная грань призмы БС-0 оптически связана с источником коллимированного излучения, и вычислитель, входы которого подключены к выходам отсчетных узлов.

Однако данное устройство вносит методическую погрешность измерения, так как центр светочувствительности поверхности одного из отчетных узлов и вершина уголкового отражателя разнесены в пространстве.

Это приводит к "эффекту параллакса", приводящего к тому, что в процессе изменений углового положения объекта линейные перемещения центра светочувствительной поверхности и вершины уголкового отражателя будут различны, Разность этих линейных перемещения приводит к погрешности измерений. Величина погрешности зависит от разности радиусов вращения центра атсчетного узла и вершины уголкового отражателя и может достигать десятков микрон разности линейных перемещений и соответственно десятков секунд уголковых перемещений, Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения углового положения объекта. содержащее источник коллимированного излучения, два отсчетных узла, предназначенных для скрепления с объектом, светоделительный призменный блок, выполненный в виде призмы типа

БС-0 со светоделительным покрытием на второй по ходу пучка лучей грани и прямоугольной призмы, склеенной своей гипотенузной гранью с второй гранью призмы типа БС-ОО, и уголковый отражатель, скрепленный со светоделительным блоком так, что входная грань призмы БС-0 оптически связана с источником коллимированного излучения, и вычислитель, входы которого подключены к выходам отсчетных узлов, снабжено второй призмой типа БС-ОО, свяэанной со светоделительным призменным блоком через уголковый отражатель так, что выходная грань блока связана с входной гранью призмы типа БС-0 и установленной между одним из отсчетных узлов и уголковым отражателем, а уголковый отражатель выполнен усеченным и второй отсчетный узел установлен так, что его чувствительная поверхность совмещена с мнимой вершиной отражателя.

В предлагаемом устройстве точность измерений повышается за счет того, что линейные перемещения центра светочувствительной поверхности отсчетного угла и вершины уголкового отражателя одинаковы, что устраняет погрешности, связанные с "эффектом параллакса", На чертеже изображена схема устройства для измерения углового положения объекта.

Устройство содержит основание 1 и установленные на нем источник 2 коллимированного излучения, закрепленные на объекте 3 измерения два отсчетных узла 4 и

5, уголковый отражатель 6, оптически связанный с вторым отсчетным узлом-5, мнимая вершина отражателя лежит в одной плоскости со светочувствительной поверхностью отсчетного узла 4, светоделительный блок, состоящий из призмы 7 типа

БС-0 и прямоугольной призмы 8, склеенной гипотенузной гранью с призмой 7, дополнительную призму 9 типа БС-0, установленную между вторым отсчетным

1730533

Составитель В. Веденов

Техред М.Моргентал Корректор И. Ванюшкина

Редактор Е. Копча

Заказ 1508 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 узлом 4 и уголковым отражателем 6 так, что центр отсчетного узла 4 совмещен с мнимой вершиной уголкового отражателя

6 отсчетного электронного регистрирующего звена, состоящего из усилителей 10 5 и 11, сумматора 12 и регистратора 13, электрически связанного с обоими отсчетными узлами 4 и 5.

Устройство работает следующим образом, 10

В исходном состоянии пучок лучей источника 2 коллимированного излучения направляется параллельно основанию 1 в сторону объекта 3 контроля, формируя базу отсчета, делится светоделительной гранью 15

7 типа БС-0 и призмы 6 надва пучка лучей.

Один из этих пучков лучей после выходной грани призмы 7 попадает на входную грань дополнительной призмы 9 типа БС-О, установленной между вторым и отсчетным уз- 20 лом и уголковым отражателем так, что выходная грань этой призмы направляет световой пучок в центр второго отсчетного узла 4, который совмещен с мнимой вершиной углового отражателя и предназначен 25 для измерения изменения положения координаты Уо1 его энергетического центра.

Второй световой пучок лучей проходит через прямоугольную призму 8 и, отразившись от боковых граней уголкового 30 отражателя 6, попадает на чувствительную площадку первого отсчетного узла 5, который предназначен для измерения изменения положения координаты У02 его энергетического центра. Отсчетный узел 5 35 устанавливают на таком расстоянии от углового отражателя, чтобы длины оптического пути от источника 2 коллимированного излучения до отсчетных узлов 4 и 5 были одинаковыми. 40

Сигналы с выходов отсчетных узлов 4 и

5 усиливаются электронными блоками 10 и

11 и подаются на вход вычислителя 12, при этом компенсируется погрешность "параллакса" и одновременно погрешность, обусловленная нестабильностью коллимированного излучения 2, а выходной сигнал вычислителя 12, пропорциональный углу наклона объекта 3, регистрируется устройством 13.

Аналогично происходит измерение угла наклона объекта в горизонтальной плоскости.

Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет обеспечить повышение точности измерения угловых положений объекта с помощью лазерных измерителей.

Формула изобретения

Устройство для измерения углового положения объекта, содержащее источник коллимированного излучения. два отсчетных узла, предназначенных для скреплен ия с объектом, светоделител ьн ы и призменный блок, выполненный в виде призмы типа БС-0 со светоделительным покрытием на второй по ходу пучка лучей грани и прямоугольной призмы. скрепленной своей гипотенузной гранью с второй гранью призмы типа БС-ОО, уголковый отражатель, скрепленный со светоделительным блоком так, что входная грань призмы БС-0 оптически связана с источником коллимированного излучения, и вычислитель. входы которого подключены к выходам отсчетных узлов, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения. оно снабжено второй призмой типа БС-ОО, связанной со светоделительным призменным блоком через уголковый отражатель так, что выходная грань блока связана с входной гранью призмы типа БС-0 и установленной между одним иэ отсчетных узлов и уголковым отражателем, а уголковый отражатель выполнен усеченным и второй отсчетный узел установлен так, что его чувствительная поверхность совмещена с мнимой вершиной этого отражателя.