Оптико-электронное устройство для измерения угловых отклонений объекта Советский патент 1987 года по МПК G01B11/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- вано при измерении угловых отклонений объекта при монтаже и сборке. Целью изобретения является упрощение устройства за счет вьшолнения отражателя из трех типовых призм, соединенных между собой.

На фиг.1 приведена оптическая схе-

ма устройства; на фиг.2 - составные части отражателя и их расположение между собой; на фиг.З - отражатель в сборке и ход лучей через него; на фиг.4 и 5 - положение изображения марки при угловых разворотах объекта; на фиг.6 - схема обработки Ьигналрв с фотоприемников.

Устройство состоит из источника 1 излучения (на чертеже не показан) марки, автоколлимационного объектива 2, отражателя 3, выполненного из двух призм-ромбов 4 и 5 и прямоугольной призмы 6 типа БР-180°, двух позицион- но-чувствительных фотоприемников 7 и 8, расположенных в фокальной плос-- кости объектива и смещенных на равные расстояния по разные стороны от марки и блока обработки (не показан).

На чертеже также показаны положе-. кия изображения 9 и 10 марки 1, (10- на фотоприемниках 7 и 8) и зеркальная грань 11 отражателя 3.

Отражатель-.предназначен для скрепления с контролируемым объектом, по- ложение которого контролируется. Объект имеет возможность поворота вокруг

ного покрытия 11 обе части пучка выходят из отражателя 3 под углами равными oi по отношению к падающему пучку. Обе части пучка, отраженного отражателем 3, перехватывают автоколлимационным объективом 2 и строят изображения 9 и 10 каждого из двух пучков на одном из двух фотоприемниБлок обработки определяет положение следа изображения марки относительно центра позиционно-чувствитель- ных фотоприемников 7 и 8.

При повороте объекта на угол (f (угол скручивания) (фиг.4) центры изображения марки смещаются относительно нулевого положения в противоположные стороны на +Y и -Y, соот- ветствующиё углу Cf j. по часовой стрелке.

С выходов позиционно-чувствитель- ных фотоприемников 7 и 8 снимаются сигналы, пропорциональные смещениям YJ и Y . Измеряемый угол if в блоке обработки вычисляется согласно зависимости

arctg

iLtiL

±4 -----в 21

где - величина смещений центров по- зиционно-чувствительных приемников излучения. При разворотах объекта вокруг осей

X и Y коллимационные углы Q и Ср

(фиг.З) вычисляются в блоке обработки

из зависимостей

на углы q, , Cf „ Q z °

осей X, Y:и Z ответственно.

Фотоприемники 7 и 8 оптически свя- заны с маркой 1 через отражатель 3.

Устройство работает следующим образом.

Источник излучения освещает марку 1, расположенную в фокусе автоколли- мационного объектива 2, который формирует параллельно пучок лучей и направляет его на отражатель 3. Пройдя прямоугольную призму, половина луча попадает в одну призму-ромб 4, а другая - во вторую призму-ромб 5.

Ввиду того, что показатель преломления Пд призм-ромбов 4 и 5 больше показателя преломления n,j прямоугольной призмы 6, прошедшие ее части пучков отклоняются от оптической оси в разные стороны. После отражения обеих частей пучка от соответствующей грани призмы-ромба 4 или 5 и зеркаль

±q .2arctg ---,

f - фокусное расстояние объектива формирователя излучения.

где X

fZ.5

Ё

- смещения X . и X,,

iq 2arctg г

изображений 9 и 10 марки 1, при этом сигналы, им пропорциональные, снимаются с выходов позиционно-чувствительных фотоприемников 7 и 8 аналогичным образ.ом. Для малых угловых отклонений объекта указанные зависимости приобретают вид

i4 x

С. .

- Чу 1

±Cf

Yj+Y,

21

Обработка сигналов с выходов пози- ционно-чувствительных фотоприемников, например координатных фотодиодов (фиг.6), производится в следующей последовательности: (А,+В,+А2+Вг)-(С,+В4+С2+В2) для С}, ; (A,+C,- -Aj+Ca)-(,) дляср , (A,+B,)-(C,+D,+A,j+B,j) длясргФормула изобретения

Оптико-электронное устройство для измерения угловых отклонений объекта, содержащее фотоэлектрический автокод- лиматор, образованный источником, света, маркой, автоколлимационным объективом, в фокусе которого расположена марка, двумя позиционно-чувствитель- ными фотоприемниками, установленными в фокальной плоскости объектива, и блоком обработки, электрически связанным с фотоприемниками, и отража0

15 0

тель, предназначенньй для скрепления с контролируемым объектом, фотоприемники смещены с оптической оси объектива в разные стороны относительно марки и оптически связаны с ней через отражатель, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, отражатель выполнен из прямоугольной призмы БР-180° и двух призм-ромбов, скрепленных между собой- малыми гранями, на одной из которых нанесено отражающее покрытие, каждая из призм-ромбов соединена своей большей сранью с одной из катетных граней прямоугольной призмы, обе призмы- ромба вьтолнены из материала, показатель преломления которого больше показателя преломления материала прямоугольной призмы, а прямоугольная призма ориентирована своей гипотенуз- ной гранью перпендикулярно оптической оси объектива.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет измерять угловые отклонения объекта относительно любой из координатных. Целью изобретения является упрощение устройства за счет вьшолнения отражателя из трех типовых призм, соединенных между собой. Освещают марку 1, расположенную в фокусе автоколлимационного объектива 2, который формирует колли- мированный пучок излучения и направляет его на отражатель 3, скрепленный с контролируемым объектом. Отражатель W 3, выполненный из прямоугольной призмы типа БР-180 и двух призм-ромбов, скрепленных между собой малыми гранями, а большими - с соответствующей катетной гранью прямоугольной призмы, формирует два отраженных пучка, имеющих угол, равный (Л, с оптической осью автоколлимационного объектива 2. Угловой разворот отраженных пучков относительно начального положения пучка обеспечивается за счет выполнения призм-ромбов и прямоугольной призмы из материалов, имеющих различные показатели преломления, и выполнения отражающего покрытия на одной из ма- льк скрепляемых граней призмы-ромба. Отраженные обе части пучка автоколлимационным объективом 2 проектируются на два позиционно-чувствительных фотоприемника 7,8, оптически связанных с маркой 1 через отражатель 3. По положению изображения каждого из двух пучков на одном из двух фотоприемников 7, 8 судят об угловых разворотах относительно координатных осей. 6 ил. ( 00 ел CD о: О

рить

фие.З

-tf

V-JX

фи9.4

.

фие.б

фие.б

Редактор Г.Повхан

Составитель Н.Солоухин,

Техред М.Двдык Корректор О.Кравцова

Заказ 6146/44 Тираж 677Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская Ha6.i д. 4/5

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