Способ измерения угла поворота изделия Советский патент 1988 года по МПК G01B11/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля углоизмерительных приборов.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет определения значения базы между несколькими парами уголковых отражателей и учета их значения при определении угла по- ворота объекта.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - схема расположения интерферометров и отражателей.

Устройство содержит источник 1 излучения, например лазер, телескопическую систему 2, светоделитель- ную пирамиду 3, (т+1) отражательных призм 4 типа БГ-180, (т+1) двухлуче- вых интерферометров, каждый из которых включает светоделительный элемент 5 и зеркало 6, установленное в одной из двух ветвей интерферометра и направляклцее излучение в ней параллельно другой ветви, m уголковых отражателей 7, расположенных попарно, (т+1) фотоприемников 8, ротор 9, на котором равномерно по кругу установ- лены уголковые отражатели, статор 10, на котором установлены (т+1) двухлучевых интерферометров, многогранную призму 11 с числом граней, равным mk (m+1) , и автоколлиматор 12, оптически связанный с многогранной призмой, установленной на оси ротора.

Уголковые отражатели расположены попарно, причем базовое расстояние между вершинами каждой пары отражателей равно В, В г, Вэ нВ.

Каждая из призм 4 оптически связана с одним из светоделительных элементов 5 двухлучевых интерферо- метров.

Способ осуществляют следующим образом.

Световые лучи от источника 1, например лазера, пройдя теле- с копическую систему 2 и отражатель, попадают на светоделительную пирамиду 3, после которой разделенные пучки радиально направляют к соответствующим отражательным призмам 4. После призм 4 в каждом из интерферометров световой пучок попадает на светоделительный элемент 5 и делится на два светоных пучка. Первый свтовой пучок, пройдя светоделительный элемент, попадает на один из уголковых отражателей 7. Второй световой пучок, отразившись от отражателя 7 и зеркала 6, попадает на вто- фой отражатель 7, расположенньш диаметрально противоположно первому. Отразившись от пары уголковых отражателей и пройдя светоделительный элемент два световых пучка образуют нестационарную интерференционную картину при вращении ротора 9. Интерференционные полосы регистрируют фотоприемниками 8, с которых сигналы поступают в электронньй блок обработки информации (не показан).

Количество интерферометров принято равным.(т+1)9, а количество уголковых отражателей - , что приводит к разделению кругов ротора и статора на ряд одинаковых секторов с углами и соответственно. При повороте ротора диаметрально противоположные уголковые отражатели поочередно замыкают рабочие плечи интерферометров по нониусной системе, что обеспечивает измерение углов одним интерферометром в диапазоне 12,5°. После отработки одного из интерферометров электронный блок по сигналам автоколлиматора отктйочает поступление от него сигналов и подключает другой, имеющий угловую разность в исходном положении с соответствующей парой уголковых отражателей, равную 5. Измеряемый угол одним интерферометром определяется как отношение измерения разности хода, вносимой поворотом ротора, к длине данной базы. При этом многогранная приз ма устанавливается в рабочее положение таким образом, что задает углами между нормалями к ее зеркальным граням рабочие диапазоны определенных ;Интерферометров.

При повороте ротора производят счет полос первым интерферометром при его работе с парой уголковых отражателей, базовое расстояние между вершинами которых равно В в диапазоне, определяемом нормалями к граням угла многогранной призмы 11 (при согласованном положении нормалей к отражающим поверхностям с визирной осью автоколлиматора последний вырабатывает управляющий сигнал на отключение счета полос первым интерферометром и включение счета полос вторьм интерферометром).

При повороте ротора против часовой стрелки каждым интерферометром поочередно будут измеряться следую- 1цие разности хода:

т . т 1 . т ,

11 11 - -iS

т 9т

LS,; L ti;

т т т

-Tij «4 91 - ia - iK - 94

К 94

где k - комар базового расстояния; j - номер интерферометра; i - номер угла многогранной призмы, в пределах которой оп- ределялась данная разность хода.

Затем многогранную призму поворачивают на угол, равный 5°, устанавливают ее во второе рабочее положение и определяют следующие разности хода

тг.т5.т.тг.т .т .

11 11 35 44 5l

т6.т9.т10.т11 т1 Tt - 73 84 91 П JK 9

Далее многогранную призму поочередно поворачивают на углы, равные 10 и 15, и для третьего и четвертого ее положений определяют разности хода:

т.т.. 7Z Л 44 - 51

Т . т 8 . Г . 51 Cf - З

. 11 . т 1 .

i

Ч .L .

1 jk

iL

)k

т5.т4.т .т8. г-if 33 44 я «

S.Tt.T . г-if 33 44 Я « (г

т 11 . т 1 . т ЭI т

- 84 91 - f2 - 44

1-

Из анализа суммы разностей хода, полученных при четырех сериях измерений, следует, что каждое базовое расстояние между вершинами уголковых отражателей использовано при измерениях во всех угловых диапазонах, определяемых нормалями к граням призмы что соответствует изменению разности хода для. каждой базы при ее повороте на угол, равный 360°. Таким образом, сумма разностей хода, полученна в четырех сериях измерений Для каждой длины базы, определяет длину окружности, описанной вершинами уголковых отражателей.

Длицу каждой базы определяют по

I:L,

в,

J2

Т7

.sL;

ripvi контроле угла поворота изделия операции по измерению разности хода повторяются, его значения определяются по формуле

L ,

м 1 г

arcsin

1

В;

15

20

25

30

35

45

40 , я 50 55

,де М - любое целое число от 1 до 72.

С целью повышения точности измерений при измерении разностей хода учитываются поправки из-за криволи- нейности перемещений уголковых отражателей, функционально зависящие от угла поворота.

Формула изобретения

Способ измерения угла поворота изделия, заключающийся в том, что располагают на роторе равномерно по кругу m попарно диаметрально противоположных отражателей, а на статоре - (т+1) двухлучевых интерферометров равномерно вокруг poToph, направляют колли- мированный монохроматический пучок излучения в (т+1) интерферометров, поворачивают ротор с отражателями и последовательно замыкают двухлуче- вые интерферометры на различные пары отражателей, измеряют число интерференционных полос в каждом интерферометре и определяют угол поворота объекта по отношению суммарного числа интерференционных полос в интерферометрах к базовому расстоянию между вершинами диаметрально противоположных отражателей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, для определения базового расстояния каждой пары диаметрально противоположных отражателей располагают на роторе многогранную призму с числом граней, ра-в ным т(га+1), направляют излучение автоколлиматора на нее, поворачивают ротор на 360° и последовательно сов мещают изображение автоколлимационной марки от каждой из граней призмы с самой маркой, одновременно измеряют число полос в каждом интерферометре в диапазоне двумя совмещенными автоколлимационными изображениями марки, формируемыми от соседних гра5- 13887

ней призмы, in/2 раз дискретно поворачивают призму на угол, равньй углу между ее соседними гранями, после каждого поворота призмы производят разворот ротора на 360°и вновь Измеряют число полос в каждом интерферометре, суммируют число интерференционных полос в каждом из (т+1) ий-, терферометров для га/2 положений приз-to

мы при замыкании их на одну и ту же пару уголковых отражателей, преобразуют суммарное число интерференционных полос для каждой пары отражателей в разность хода между интерферип рующими лучами и определяют длину каждого базового расстояния как частное от деления соответствующей разности хода на число if .

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет определения значения базы между подвижными парами уголковых отражателей. Проводят измерения углов в диапазоне 360° с помощью расположенных по кругу в плоскости измерений т+1 интерферометров, установленных на статоре m уголковых отражателей, выполненных в виде двух скреп- леннь1Х вершинами трехгранных углов и установленных на роторе, связанном с объектом. В плоскости измерений устанавливают оптически связанные неподвижный автрколпиматор и многогранную призму с количеством граней m(m+1) жестко связанную с ротором и задающую углами между нормалями к ее зеркальным граням рабочие диапазоны соответствующих интерферометров. При этом поочередно поворачивают ротор на угол 360 и устанавливают многогранную призму в т/2 рабочих положений. Световые лучи от лазера 1, пройдя телескопическую систему 2, попадают на светоделительную пирамиду 3, после которой радиально направляются к отражательным призмам 4. После призм 4 в каждом из m интерферометров световой пучок попадает на светоделительные элементы 5, зеркала 6 и уголковые отражатели. Диаметрально противоположные отражатели замыкают рабочие плечи интерферометров по нониусной системе, что обеспечивает диапазон измерения одним интерферометром 360 /m(m+1) . Измерения проводят для т/2 положений многогранной призмы 11. Суммируют число интерференционных полос для каждой пары отражателей в m+t интерферометрах для всех начальных положений многогранной призмы и определяют длину каждой базы интерферометра как частного от деления суммы разностей хода, полученных при измерении данной базой в диапазоне 360°, на число Ti. Найденное значение каждой базы учитывают при определении угла поворота объекта. 2 ил. /г (Л со СХ) ро -. 00

.

ю

Фиг. 2