Устройство для контроля прямолинейности Советский патент 1987 года по МПК G01C5/00 

10

Изобретение относится к геодезическому приборостроению, в частности к объектам для контроля прямолинейности при строительстве и эксплуатации крупных инженерных сооружений.

Целью изобретения является повышение точности контроля.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - отражатель; на фиг. 3 - схема расположения щелевых диафрагм с узлом управления одной из них.

Устройство содержит светодиоды вертикального канала прожектора 1, зеркальную разделительную призму 2 и вертикального канала,зеркальную разделительную призму 3 горизонтального канала, светодиоды горизонтального канала прожектора 4, светоделительную 2о призму 5 куб, объектив прожектора 6, фотоприемник 7, наклонное зер-: кало 8, щелевые диафрагмы 9 и 10,

отсчетными винтами 12 со шкалами 13 для измерения непрямолинейности. Электрический сигнал фотоприемника 7 подводится к блоку 21 усиления и обработки сигнала, к выходам которого присоединены два нулевых измерительных прибора 22. и 23, а также следящие двигатели 25 с муфтами 24 для автоматического измерения. Блок 20 питания подает питание светодиодам 1 и 4, а также блоку 21 усиления и обработки фотосигнала. Блоки 20 и 21 питаются от внешнего источника (400 Гц, 36 В 15 или 13В постоянного тока).

Приемопередающая часть неподвижно устанавливается с ориентированием оси прожектора по оси измеряемого объекта, например, путем установки отражателя на одном из концов с приведением отсчетов на барабанах 13 и электроприборах 22 и 23 на нуль. При установке или контроле положения очередной части объекта на нем укрепсферическое зеркало 11 (приемный

объектив), отсчетный винт 12, отсчет- 25 ляется с помощью хвостовика отражаную шкапу 13, защитное стекло 14, ель 14 и измеряются смещения по

обеим координатам по отсчетным барабанам 13 или приборам 22 к 23. В случае превьш1ения допуска устанавливаемая часть перемещается соответственно полученным отсчетам до привода в допуск.

При смещении центра отражателя с оси прожектора отражаемый им осевой пучок лучей прожектора по свойству триппельпризм смещается на удвоенную

корпус отражателя 15, триппельпризмы 16-19, блок 20 питания, блок 21 усиления и обработки сигнала, индикаторные приборы 22 и 23, соединительную муфту 24, следящий двигатель 25,центральное отверстие 26 в наклонном зеркале 8.

Устройство работает следзгющим образом.

Излучение неподвижно установленного прожектора 5 в виде параллельного оси пучка лучей через объектив 6 и отверстие 26 в наклонном зеркале 8

30

35

величину и направляется обратно по тому же направлению в виде четырех секторов, показанных на фиг. 2штринаправляется на установленный наконт-4о ховкой. ролируемом объекте отражатель 15 из Щели диафрагм выполнены шириной 4-х симметрично расположенных триппельпризм 16-19. Поскольку радиальный размер do-- каждой призмы превышает

меньше в ширины границы между час тями луча, модулированными различно частотой (или фазой) так называемой

диаметр объектива 6 d , то триппель- g переходной зоны. Эти границы оппризмЁ отражают все попавшее на них излучение обратно в сторону прожектора, как показано на фиг. 2 в виде заштрихованных пучков. Отраженное излучение, падая на наклонное зеркало 8 за пределами отверстия 26, направляется вниз на сферическое зеркало 11, являющееся приёмным объективом и в сфокусированном виде, через то же отверстие 26, направляется на фотоприемник 7. Между сферическим зеркалом 11 и фотоприемником 7 расположены щелевые диафрагмы 9 и 10, которые перемещаются в поперечном направлении

50

55

ределяются сферической аберрацией объектива прожектора, т.е. шириной изображения острых ребер разделител ных призм 2 и 3 на наибольшей дальности. Например, на расстоянии 50 с двойньм ходом луча ё-100 м при сф рической аберрации объектива в 20 угл.с. получаем: В„ i100 х

20

206000

Эксперименты показали, что приме нение щелевого приемного зрачка по- вьш1ает точность устройства примерно в -1j5 раза благодаря уменьшению при

X 1000 X

Ulj.

10 мм.

отсчетными винтами 12 со шкалами 13 для измерения непрямолинейности. Электрический сигнал фотоприемника 7 подводится к блоку 21 усиления и обработки сигнала, к выходам которого присоединены два нулевых измерительных прибора 22. и 23, а также следящие двигатели 25 с муфтами 24 для автоматического измерения. Блок 20 питания подает питание светодиодам 1 и 4, а также блоку 21 усиления и обработки фотосигнала. Блоки 20 и 21 питаются от внешнего источника (400 Гц, 36 В или 13В постоянного тока).

Приемопередающая часть неподвижно устанавливается с ориентированием оси прожектора по оси измеряемого объекта, например, путем установки отражателя на одном из концов с приведением отсчетов на барабанах 13 и электроприборах 22 и 23 на нуль. При установке или контроле положения очередной части объекта на нем укрепляется с помощью хвостовика отража30

35

величину и направляется обратно по тому же направлению в виде четырех секторов, показанных на фиг. 2штриховкой. Щели диафрагм выполнены шириной

меньше в ширины границы между частями луча, модулированными различной частотой (или фазой) так называемой

g переходной зоны. Эти границы оп0

5

ределяются сферической аберрацией объектива прожектора, т.е. шириной изображения острых ребер разделительных призм 2 и 3 на наибольшей дальности. Например, на расстоянии 50 м, с двойньм ходом луча ё-100 м при сферической аберрации объектива в 20 угл.с. получаем: В„ i100 х

20

206000

Эксперименты показали, что применение щелевого приемного зрачка по- вьш1ает точность устройства примерно в -1j5 раза благодаря уменьшению приX 1000 X

Ulj.

10 мм.

нимаемой мощности пассивной части луча.

Прохбдящее через щели диафрагмы 9 и 10 постороннее излучение на сигнал фотоприемника сколько-нибудь заменого влияния не оказывает. Действительно при смещении отражателя 15, по свойству триппельпризмы направление отраженных пучков не изменяется, но в поперечном направлении отраженные пучки смещаются на удвоенную величину, причем на такую же величину смещаются относительно щелей изображения ребер разделительной призмы (т.е. переходной зоны), что вызывает неравенство энергии двух разномоду- лиррванных йотоков, составляющих переходную зону, иначе говоря полезный сигнал, который погашается перемещением (вручную или автоматически) диафрагмы до прихода сигнала фотоприемника к нулю, таким образом диафрагмы 9 и 10, если их две, являются измерителем отклонения от прямолинейности25 ностью перемещения в плоскости, перв т очке положения отражателя. Так как нарастание сигнала смещения наиболее резко выражено в оайоне переходной зоны, то ширина щелей на диафр агмах 9 и 10 должна быть примерно равна размеру переходной зоны (при более узкой щели градиент сигнала возрастает13629284

ет), но при зтом из-за абсолютного уменьшения мощности сигнала чувствительность падает.

Формула изобретения

Устройство для контроля прямолинейности, содержащее прожектор с источниками модулированного излучения, разделительной призмой и объективом, приемный объектив и фотоприемник, выход которого соединен с блоком усиления и обработки сигнала, о тлистающееся тем, что, с целью повьшения точности, оно снабжено отражателем с четырьмя триппель- призмами, установленными симметрично опт 1ческой оси, на выходе объектива

установлено наклонное зеркало с центральным отверстием, оптически сопряженное с приемным объективом, выпол- ненным в виде вогнутого зеркала,. перед которым установлены с возмож

пендикулярной оптической оси, щелевые диафрагмы с взаимно перпендикулярными щелями, а Объектив выполнен диаметром, меньшим поперечного размера триппельпризмы и не менее чем вдвое меньшим диаметра приемного объектива.

ctiue.Z

12

сриг.З

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и позволяет повысить точность контроля прямолинейности. На выходе объектива 6 прожектора размещено наклонное зеркало, оптически сопряженное с вогнутым зеркалом приемного объектива 11. Параллельный пучок лучей направляется объективом 6 через центральное отверстие 26 в зеркале 8 на установленный на контролируемом объекте отражатель 15. Триппельпризмы 16-19, радиальный размер каждой из которых превышает диаметр объектива 6, отражают всё попавшее на них излучение обратно. Зеркалом 8 отражённое излучение направляется на приемный объектив 11 и затем на фотоприемник 7. Целевые диафрагмы 9 и 10, установленные с возможностью перемещения в поперечном направлении, служат измерителем отклонения от прямолинейности в точке положения отражателя. Объектив 6 выполнен диаметром, меньшим поперечного размера триппельпризмы и не менее чем вдвое меньше диаметра приёмного объектива 11. 3 ил. о. СО 3 W IS 16 . со о: ьо го 00 фиг1

Редактор Ю. Середа Заказ 6354/26

Составитель В. Сараханов

Техред Л.Олийнык Корректор М, Демчик

Тираж 677Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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