Оптико-электронное устройство для измерения угла скручивания объекта

 

Изобретение позволяет контролировать угол скручивания объекта, Целью изобретения является увеличение дальности измерения путем уменьшения угла отражения автоколлимационного пучка. Направляют излучение от фотоэлектрического автоколлиматора 1 на отражатель 9, перед которым располагают анаморфозную телесистему 8, выполненную из двух клиньев. Изображение квадратной марки 4 строят на многоэлементном ПЗС фотоприемника 7,. При повороте объекта совместно с ним поворачивается анаморфозная телесистема 8, что приводит к изменению формы и размера изображения марки 4 на фотоприемнике 7, по изменению пространственного положения которой вычисляют угол скручивания объекта. 10 ил,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

COUHAflHCTVMECHHX

РЕСПУБЛИН (19) (11) (S1) 4 С 01 В 11/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4225212/24-28 (22) 07.04.87 (46) 15.10.88. Бюл. )) 38 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) Д.10. Зубенко, И.А.Коняхин, Э.Д. Панков и А.Л. Андреев (53) 631.743(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 511520, кл. 0 01 В 11/26, 1974. (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА СКРУЧИВАНИЯ ОБЪ.-:

ЕКТА (57) Изобретение позволяет контролировать угол скручивания объекта, Целью изобретения является увеличение дальности измерения путем уменьшения угла отражения автоколлимационного пучка. Направляют излучение от фотоэлектрического автоколлиматора 1 на отражатель 9, перед которым располагают анаморфозную телесистему 8, выполненную из двух клиньев. Изображение квадратной марки 4 строят на многоэлементном ПЗС фотоприемника 7.. При повороте объекта совместно с ним поворачивается анаморфоэная телесистема 8, что приводит к изменению формы и размера изображения марки 4 на фотоприемнике 7, по изменению пространственного положения которой вычисляют угол скручивания объекта. 10 ил. Я

1 1430742 2

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения угла скручивания объекта при сборке и эксплуатации пространственно разнесенных изделий в машиностроении, энергетике и строительстве.

Целью изобретения является увеличение дальности измерения путем уменьшения угла отражения автоколлимационного пучка.,!

На фиг. 1 приведена оптическая схема устройства; на фиг. 2, 3 покаsana диафрагма и ее изображение в фокальной плоскости объектива автоколлиматора; на фиг. 4 показана телескопическая анаморфозная система; на фиг. 5-10 приведены виды изображений диафрагмы при разных угловых разворотах объекта.

Устройство содержит фотоэлектрический автоколлиматор 1, включающий источник 2 света, конденсатор 3, мар- 2 ку 4, светоделитель 5, объектив 6, фотоприемник 7 и блок обработки (не показан,, анаморфозную телесистему 8, выполненную из двух клиньев, и отражатель 9, предназначенный для скреп- 30 ления с контролируемым объектом (не показаны).

Марка имеет квадратную форму, диагонали которой расположены в мериI диональной и саггитальной плоскостях.

Фотоприемник выполнен в виде Maòрицы приборов с зарядовой связью (ПЗС).

Лнаморфозная телесистема установлена на половине выходного зрачка авто-коллиматора 1,и скреплена с отражателем 9.

Два клина анаморфозной телесистемы 8 установлены последовательно по ходу излучения таким образом, что углы падения f, и f (фиг,3) и прелом1 I ления Я,, Г. луча на первой преломляющей грани первого и второго клиньев равны нулю, углы отклонения пучка излучения после прохождения первого и второго клиньев имеют противоположные знаки.

Оба клина выполнены из материала с одинаковым показателем преломления и имеют равные по абсолютной величине преломляющие углы.

Угол Я,„ (фиг.3), определяющий взаимное положение двух клиньев по абсолютной величине, равен углу преломления »а второй поверхности первого клина..

О,г = Е -агсз .п{пв1пР), Устройство работает следующим образом.

Коллимированный пучок лучей, формируемый от марки 4 объективом 6 автоколлиматора, направляют на отражатель 9. Половина пучка проходит анаморфозную телесистему 8 в пря loM xo де излучения, а другая его половина в обратном ходе излучения от отражателя 9.

Световозвращенный от отражателя

9 пучок света объективом о автоколлиматора 1 проецируется на фотоприемник

7, где строятся изображения марки 4, трансформированные анаморфозной телесистемой d.

Считывание сигналов с элементов

?I3C-матрицы фотоприемника, 7 осуществляют последовательно от элемента к элементу и построчно, поэтому в блок обработки (не показан) подается дискретно сигнал в виде последовательности импульсов. В блоке обработки опрел деляют координаты л. и Y изображения

Угол поворота ср вычисляют из соотношения

1 I-X А+1

q = - агс со з (—.) (- - — )

2 т+у; j, 1 где А — коэффициент анаморфозы телесхопической анаморфозной системы, г

1-пг sin e

При повороте контролируемого объекта вместе с ним поворачиваются отражатель 9 и анаморфозная телесисте»а 8, Вследствие поворота главного сечения анаморфозной телесистемы 8 происходит изменение формы и размера изображения марки на фотоприемнике 7 (фиг. 4)

По пространственно ly положению изображения марки Hd фотоприемнике вычисняют угол поворота.

Формула и з о б р е т е н и я

Оптико †электронн устройство для измерения угла скручивания объекта, содежащее отражатель, предназначенный для скрепления с объектом, и фотоэлектрический автоколлильатор, включающий последовательно установленные источник света, конденсор, марку, светоделитель, обьектив, в фокусе которого установлена марка, а также фотоприемник, установленный в обратном ходе излучения от отражателя и рас5 положенный в фокальной плоскости обьектива, и электрически связанный с фотоприемником блок обработки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения дальности измерения, оно снабжено телескопической анаморфозной системой, выполненной из двух последовательно расположенных оптических клиньев, величина преломляющего угла 9 каждого из которых и угол

g между ними выбраны из соотношений A-1

В =агся л

An -1

6,, =arcsin(n sin8), 20!

430742 4 где A=z„/G, G= -Г2а; п показатель преломления стекла призм; — размер приемной площадки фотоприемника;

a — cTopoHa pea@parsbt, телескопическая система скреплена с отражателем, установлена на половине выходного зрачка автоколлиматора и ориентирована так, что ее первая по направлению излучения грань перпендикулярна оптической оси автоколлиматора, вершины оптических клиньев направлены в противоположные стороны и их главные сечения расположены в плоскости, параллельной диагонали марки, последняя имеет квадратную форму, а фотоприемник выполнен в виде фотоприемной матрицы.

1430742 фГ/P. Й7

ЩОРС

БНИИПИ Заказ 5330/40

Тираж 680 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4