Устройство для измерения углового положения объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля углового положения объекта с помощью лазерных измерителей. Цель изобретения - повышение точности измерения. Пучок лучей источника 2 направляется параллельно основанию 1 в сторону объекта 3 контроля, формируя базу отсчета, делится светоделительной гранью призмы 7 типа БС-0° и призмы типа АР-900 на два пучка света. Один из этих пучков после прохождения выходной грани призмы 7 попадает на светочувствительную поверхность отсчетного узла 5. Другой пучок лучей проходит через призму 8 и, отразившись от боковых граней уголкового отражателя, направляется на дополнительный уголковый отражатель 9, отразившись от которого, направляется на светочувствительную поверхность отсчетного узла 4. При повороте контролируемого объекта 1 на угол р вершина уголкового отражателя 6 и светочувствительные площадки узлов 5 и 4 переместятся. На выходе вычислителя 12 появляется сигнал, пропорциональный углу поворота объекта. 1 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО1.ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 11/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 3 (л)

СР

Сд ! »» (21) 4778470/28 (22) 05.01.90 (46) 30.04.92. Бюл. 1Ф 16 (71) Московский авто чеханический институт (72) А. С. Аристов и Б. М. Веденов (53) 531.74(088.8) (56) Вагнер Е. Т. и др. Лазерные и оптические методы контроля в самолетостроении. М.; Машиностроение, 1977, с. 100-101, рис. 69.

Авторское свидетельство СССР

М 1631264, кл. G Ol В 11/26, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение от1,осится к измерительной технике и может быть использовано для контроля углового положения объекта с помощью лазерных измерителей. Цель изобретения — повышение точности измерения.

Пучок лучей источника 2 направляется па„„5U „„1730532 А1 раллельно основанию 1 в сторону объекта 3 контроля, формируя базу отсчета, делится светоделительной гранью призмы 7 типа

БС-0 и призмы типа AP-90 на два пучка света. Один из этих пучков после прохождения выходной грани призмы 7 попадает на светочувствительную поверхность отсчетного узла 5, Другой пучок лучей проходит через призму 8 и, отразившись от боковых граней уголкового отражателя, направляется на дополнительный уголковый отражатель 9, отразившись от которого, направляется на светочувствительную поверхность отсчетного узла 4. При повороте контролируемого объекта 1 на угол y) вершина уголкового отражателя 6 и светочувствительные площадки узлов 5 и 4 переместятся. На выходе вычислителя 12 появляется сигнал, пропорциональный углу поворота обьекта. 1 ил.

1730532

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 усилител ь. Устройство работает следующим образом. При отсутствии углового поворота объекта изображение излучателей проектируется на края анализатора так, что на фотоприемник приходится два равных сигнала в противофазе, суммирование которых на частоте модуляции 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 иэлучаталей и влияния воздушного тракта, по которому распространяется световой поток излучателей.

Известно устройство для измерения углового положения обьекта, содержащее источник коллимированного излучения, два отсчетных узла, предназначенных для скрепления с объектом, светоделительный 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, 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 не обеспечивает достаточно высокой чувствительности и, соответственно, точности измерения, так как центр светочувствительности поверхности одного из отсчетных узлов и вершина углового 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 перемещений приводит к погрешности измерений. Величина погрешности зависит от разности радиусов вращения центра отсчетного узла и вершины уголкового отражателя и может

5 достигать десятков микрон разности линейных перемещений и, соответственно, десятков секунд уголковых перемещений.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

10 Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения углового положения объекта, содержащее источник коллимированного излучения, два отсчетных узла, предназначенных для скрепления с

15 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 гипоте20 нузной гранью с второй гранью призмы типа БС-0, и уголковый отражатель, скрепленный со светоделительным блоком так, что входная грань призмы БС-0 оптически связана с источником коллимированного

25 излучения, и вычислитель, входы которого подключены к выходам отсчетных узлов, снабжено вторым уголковым отражателем, предназначенным для скрепления с объектом и установленным так, что его входная

30 грань оптически связана с выходной гранью первого отражателя, выходная грань — с одним из отсчетных узлов, а отсчетные узлы установлены B одной плоскости.

В предлагаемом устройстве точность

35 измерений повышается за счет повышения чувствительности преобразования и компенсации погрешностей, На чертеже изображена схема устройства для измерения углового положения

40 объекта.

Устройство содержит основание 1 и установленные на нем источник 2 коллимированного излучения, объект 3 измерения, закрепленные на обьекте 3 два отсчетных

45 узла 4 и 5, уголковый отражатель 6, оптически связанный с источником 2 коллимированного излучения, и с отсчетным узлом 5, светоделительный блок, состоящий иэ призмы 7 типа БС-0 и прямоугольной

50 призмы 8, склеенной гипотенузной гранью с второй гранью призмы 7, и оптически связанный с отсчетным узлом 5, дополнительный уголковый отражатель 9, входная грань которого оптически связана,с выход55 ной гранью основного отражателя Ка входная грань с отсчетным узлом 4, который установлен так, что его светочувствительная поверхность лежит на одной плоскости со светочувствительной поверхностью первого отсчетного узла 5 и вершиной основного

1730532 уголкового отражателя 6. Сигналы с выходов отсчетных узлов 5 и 4 усиливаются электронными блоками 10 и 11, попадают на вход выключателя 12 и затем регистрируются устройством 13.

Устройство работает следующим образом.

Пучок лучей источника 2 коллимированного излучения направляется параллельно основанию 1 в сторону объекта 3 контроля, формируя базу отсчета, делится светоделительной гранью призмы 7типа БС-О и призмы 8 типа AP-90 на два пучка света. Один из этих пучков после прохождения выходной грани призмы 7 попадает на светочувствительную поверхность отсчетного узла 5.

Второй пучок лучей проходит через призму

8 и, отразившись от боковых граней уголкового отражателя, направляется на дополнительный уголковый отражатель 9, отразившись от которого, направляется на светочувствительную поверхность отсчетного узла 4. При повороте контролируемого объекта 1 на угол р вершина уголкового отражателя 6, и светочувствительйые площадки узлов 5 и 4 переместятся вдоль вертикальной оси у на расстояние ЛУ>, а вершина уголкового отражателя 9 — на расстояние ЛУг.

С учетом линейной Л Y и угловой а нестабильности положения энергетического ..центра лучей источника 2 ксллимированного излучения и влияния рефракции воздушного тракта на пучок лучей ЛУ>, координаты энергетических центров пучков лучей Ур1 и Уо на отсчетных узлах 5 и 4 определяются из выражений

Уо>--ЛY>+ ЛУ + ай+ ЛУ; (1)

Yo> = — 2ЛУ +2 h Yz — ЛУ +ЛУ,+

+ ай+ ЛУ, (2) где R — длина оптического пути от источника

1 до отсчетных узлов 5 и 4; — 2 ЛУ вЂ” составляющая перемещения пучка лучей, обусловленная перемещением вершины углового отражателя 6 с одновременным его оборачиванием угловым отражателем 9;

+ 2 ЛУг — составляющая перемещения пучка лучей по поверхности отсчетного узла

4, обусловленная перемещением вершины углового отражателя 9; — Л Y> — составляющие перемещений пучков лучей, обусловленные перемещением измерительных узлов 5 и 4 на Л Уъ

Составляющие перемещений световых

5 пучков относительно измерительного узла

4, обусловленные помехами, оборачиваясь дважды уголковыми отражателями 6 и 9, сохраняют величину и знаки перемещений относительно измерительного узла 4.

10 Вычитая из выражения (2) выражение (1), получим

Yoa — Уо =2(Л Й вЂ” ЛУ1) . (3)

15 Из выражения (3) видно, что чувствительность первичного преобразования увеличилась в 2 раза при компенсации тех же по величине погрешностей, что и в прототипе. Следовательно, предельную погреш20 ность с помощью предлагаемого устройства можно уменьшить в 2 раза.

Электрические сигналы с выходов отсчетных узлов 5 и 4 усиливаются электронными блоками 10 и 11 и подаются на вход

25 вычислителя 12, сигнал с выхода которого, пропорциональный углу поворота объекта, регистрируется устройством 13, Формула изобретения

30 Устройство для измерения углового положения объекта, содержащее источник коллимированного излучения, два отсчетных узла, предназначенных для скрепления с объектом, светоделительный блок, выпол35 ненный 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-О, пер40 вый уголковый отражатель, скрепленный со светоделительным блоком так, что входная грань призмы типа БС-О оптически связана с источником коллимированного излучения, и вычислитель, входы которого

45 подкл ючен ы к выходам отсчетных узлов, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено вторым уголковым отражателем, предназначенным для скрепления с объек50 том и установленным так, что его входная грань оптически связана с выходной гранью первого отражателя, выходная — с одним из отсчетных узлов, а отсчетные узлы установлены в одной плоскости.