Устройство для контроля расположения осей объектов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения взаимного положения осей или элементов объектов в машиностроении и строительстве. Устройство содержит источник излучения, зонную пластину, оптическую систему и регистрирующий блок. Оптическая система выполнена из четырех последовательно установленных полупрозрачных плоских зеркал, каждое из которых расположено в вершине прямоугольника. Плоскости первого, второго и четвертого зеркал параллельны друг другу, а третье зеркало перпендикулярно их плоскостям. Зеркала закреплены на платформе, обеспечивающей центрирование и ориентирование их над исследуемыми точками. На платформах двух зеркал установлены пентагональные элементы, зеркала которых образуют с полупрозрачными зеркалами углы 67,5^o, на платформе полупрозрачного третьего зеркала установлены два регистратора. Технический результат - расширение диапазона использования устройства путем одновременного контроля параллельности и перпендикулярности контролируемых осей, повышение точности измерений. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения взаимного положения осей или элементов объектов в машиностроении и строительстве.

Известно техническое решение (А. с. 1402803, G 01 В 11/30, 1988 г.), предназначенное для формирования разомкнутого ортогонального контура, содержащего источник излучения, зонную пластину, блок регистрации и блок преобразования, выполненный в виде призменного блока, включающего две куб-призмы, расположенные одна над другой, и прямоугольную призму, соединенную гипотенузной гранью с боковыми поверхностями обеих куб-призм. Гипотенузные грани куб-призм развернуты между собой на угол 90^o.

Данное техническое решение может быть использовано для контроля перпендикулярности и параллельности осей объектов, однако последовательная методика измерительного процесса существенно снижает точность данного средства, это является его недостатком.

Наиболее близким к заявляемому является техническое решение (А.с. 1693374 G 01 В 11/26, 1991 г.), устройство для контроля параллельности осей объектов, содержащее источник излучения, зонную пластину, оптическую систему и регистрирующий блок.

Недостатком этого технического решения является то, что его нельзя использовать для контроля перпендикулярности, что ограничивает его диапазон использования.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном техническом решении, включающем источник излучения, зонную пластину, оптическую систему и регистрирующий блок, оптическая система выполнена из четырех последовательно установленных полупрозрачных плоских зеркал, причем каждое из этих зеркал расположено в вершине прямоугольника, при этом плоскости первого, второго и четвертого из них параллельны друг другу, а третье зеркало перпендикулярно их плоскостям, каждое из зеркал закреплено на платформе, обеспечивающей центрирование и ориентирование их над исследуемыми точками; на платформах двух зеркал установлены пентагональные элементы, зеркала которых образуют с полупрозрачными зеркалами углы 67.5^o; на платформе полупрозрачного третьего зеркала установлены два регистратора, причем так, что плоскость данного полупрозрачного зеркала образует с плоскостями анализа регистраторов углы 45^o, а плоскости анализа регистраторов взаимно перпендикулярны.

Такое устройство оптической системы позволяет сформировать кольцевой контур лазерных лучей, при этом выполнять анализ стабильности диаграммы направленности лазерного излучения, учитывать стационарность положения всех четырех зеркал, которые должны располагаться строго в вершинах прямоугольника. Причем всю информацию о положении элементов оптической систем, вне зависимости от флуктуации лазерных лучей и положения полупрозрачных зеркал, получают из регистрации встречных лазерных пучков в системе.

Таким образом, расширяется диапазон использования устройства путем одновременного контроля параллельности и перпендикулярности контролируемых осей и повышается точность измерений.

Изобретение поясняется чертежом, где показана общая схема устройства. Устройство для контроля взаимного расположения осей объектов, у которого оптический блок преобразования выполнен из последовательно установленных полупрозрачных зеркал 1-4, причем каждое из этих зеркал расположено в вершине прямоугольника. При этом плоскости трех из них 1, 2 и 4 параллельны друг другу, а зеркало 3 перпендикулярно их плоскостям. Каждое из зеркал закреплено на платформе 5, обеспечивающей центрирование и ориентирование их над исследуемыми точками. На платформах двух зеркал 2, 4 установлены пентагональные элементы 6, 7, зеркала которых образуют с полупрозрачными зеркалами углы 67.5^o. На платформе полупрозрачного зеркала 3 установлены два регистратора 8 и 9 (типа ПЗС линеек), причем так, что плоскость полупрозрачного зеркала 3 образует с плоскостями анализа регистраторов 8 и 9 углы 45^o, а плоскости анализа регистраторов взаимно перпендикулярны. На платформе полупрозрачного зеркала 1 так же установлен регистратор 10 (типа ПЗС линейки), причем плоскость анализа регистратора 10 и зеркало 1 расположены под углом 45^o. Кроме этого, устройство содержит источник излучения 11, например геленеоновый лазер типа ЛГН 207А, разрезную зонную пластину 12.

Описанный блок преобразования лазерного луча (совокупность зеркал 1-4, пентагональных элементов 6 и 7 и их взаимное расположение) обеспечивает формирование референтного контура во встречных пучках. Использование встречных пучков позволяет выполнять многофакторный анализ расположения элементов в данной системе и, как следствие этого, определять ортогональность и коллинеарность контролируемых элементов при исследовании объектов.

При выполнении работ на начальной точке, закрепляющей ось, центрируется полупрозрачное зеркало 1. Лазерный луч ориентируется строго вдоль оси объекта, т.е. xoy qol. Затем на контролируемых элементах на расстояниях, соответствующих номинальным размерам, в ходе излучения устанавливаются полупрозрачные зеркала 2 и 4. А на исследуемом элементе, замыкающем контур прямоугольника, устанавливается полупрозрачное зеркало 3. При таком расположении системы сформированный лазерный луч, поделенный полупрозрачным зеркалом 1, будет направлен на зеркала 2 и 4. От этих зеркал одна часть излучения отразится в направлении полупрозрачного зеркала 3, а вторая часть попадает в пентагональный элемент, где отразившись от зеркал 6, 7, так же как и первая часть, будет направлена на зеркало 3. При этом, если полупрозрачные зеркала 2 и 4 располагаются строго под углом 45^o к лучу падения, то на выходе из пентагонального элемента 6 и 7 луч совпадает по направлению с лучом, отраженным от плоскости полупрозрачного зеркала 2 и 4. Если же центрировочная платформа будет смещена от оси симметрии или развернута, то лучи либо будут параллельны друг другу со смещением δ_i или развернуты друг относительно друга на угол Φ_i . Данное расположение лучей регистрируется светоприемниками 8 и 9, установленными соответственно с полупрозрачным зеркалом 3. Если же развернуто зеркало 3, то это вызовет разворот отраженных лучей, которые в плоскости анализа регистратора 10 разойдутся на пропорциональную величину относительно оси симметрии плоскости анализа, что и будет зафиксировано. Таким образом, в описанной системе контролируются одновременно положения трех элементов. При этом при зануливании всех регистраторов путем соответствующих смещений полупрозрачных зеркал 2-4 обеспечивается формирование референтного прямоугольника, т. е. выполняется одновременный контроль перпендикулярности и параллельности осей элементов. Как следствие этого повышается точность контроля расположения, т.к. информация определяется на один и тот же момент времени и в одних и тех же условиях для всех элементов.

Следует отметить, что одновременное использование двух или более описанных систем позволяет формировать пространственные фигуры типа куба, параллелепипеда.

Формула изобретения

Устройство для контроля расположения осей объектов, содержащее источник излучения, зонную пластину, оптическую систему и регистрирующий блок, отличающееся тем, что оптическая система выполнена из четырех последовательно установленных полупрозрачных плоских зеркала, причем каждое из этих зеркал расположено в вершине прямоугольника, при этом плоскости первого, второго и четвертого параллельны друг другу, а третье зеркало перпендикулярно их плоскостям, каждое из зеркал закреплено на платформе, обеспечивающей центрирование и ориентирование их над исследуемыми точками, на платформах двух зеркал установлены пентагональные элементы, зеркала которых образуют с полупрозрачными зеркалами углы 67,5°, на платформе полупрозрачного третьего зеркала установлены два регистратора, причем так, что плоскость данного полупрозрачного зеркала образует с плоскостями анализа регистраторов углы 45°, а плоскости регистраторов взаимно перпендикулярны.

РИСУНКИ

Рисунок 1