Оптико-электронное устройство для измерения угловых отклонений объекта Советский патент 1988 года по МПК G01B11/26 

ю

05 СО

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при монтаже и эксплуатации изделий в машино- и судостроении.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет формирования двух пучков от отражателя и проектирования их на один фотоприемник.

На фиг. I приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - элементы отражателя и ход лучей через отражатель; на фиг. 3 и 4 - положение изображений марки на фотоприемнике при различных угловых разворотах объекта.

Устройство содержит источник излучения (не показан),марку 1, объектив 2, в фокальной плоскости которого расположена марка 1, отражатель 3, скрепляемый с объектом (не показан), фотоприемник 4, установленный в фокусе объектива и выполненный, например, в виде прибора с зарядовой связью (ПЗС), и блок обработки (не показан), электрически соединенный с фотоприемником.

Отражатель выполнен из двух призмен- ных блоков, каждый из которых состоит из двух пар прямоугольных призм 5, 6 и 7, 8, соединенных между-собой катетными гранями, а призменные блоки соединены гипо- тенузными гранями призм, имеющими один и тот же показатель преломления. На свободной части соединяемой гипотенузной грани нанесено отражающее покрытие 9.

Призмы в каждом призменном блоке выполнены из материала, имеющего различный показатель преломления п и п. Марка 1 смещена с оптической оси объектива 2 в фокальной плоскости на расстояние и расположена в плоскости, совпадающей с плоскостью главного сечения отражателя.

Объект (не показан) имеет возможность поворота вокруг осей X, У, Z на углы ч, tf, if соответственно.

На фиг. 3 показаны изображения 10 и 11 марки на фотоприемнике.

Устройство работает следующим образом.

Источник излучения освещает марку 1. Объектив 2 формирует прощедщее марку излучение в параллельный пучок, наклоненный к оптической оси объектива, и направляет его на -отражатель 3, в котором пучок лучей разделяется на две части, одна часть пучка. пройдя призмы 5 и 6 и отразившись от отражающего покрытия 9 и вновь пройдя призмы 5, 6, выходит из отражателя 3. Объектив 2 строит его изображение 11 на фотоприемнике 4. Другая часть пучка, последовательно пройдя призмы 5-8, так же выходит из отражателя 3. Объектив 2 так же строит изображение 10 этого пучка на фотоприемнике 4.

При угловых разворотах объекта угловое отклонение пучков различно, поскольку для

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

одного из пучков коэффициент преобразования двойка, а для другого единица, в результате чего пучки на фотоприемнике смещаются на различную величину.

С выхода фотоприемника 4 снимают сигналы, пропорциональные этим смещениял, и, зная величину фокусного расстояния объектива в блоке обработки, вычисляют угол разворота объекта.

При повороте объекта на угол tf. (угол скручивания, фиг. 3) изображения 10 и 11 марки смещаются друг относительно друга на расстояние (), соответствующее углу по часовой стрелке.

Измеряемый угол ф вычисляют по следующей зависимости:

±(f arcsln- -.

где f - величина смещения центра марки относительно центра фотоприемника. Коллимеционные углы f и p (фиг. 4) вычисляют по следующей зависимости

±«Р arctg -;

-ь «.. arete- - - - - -vy dicLg 2,2, ,

где -фокусное расстояние объектива; - у -величина смещения изображения 10 марки.

Формула изобретения Оптико-электронное устройство для измерения угловых отклонений объекта, содержащее последовательно установленные источник излучения, марку, объектив, в фокальной плоскости кЬторого расположена марка, и отражатель, предназначенный для скрепления с объектом, и установленные в обратном ходе от отражателя позиционно- чувствительный фотоприемник, расположенный в фокусе объектива, и блок обработки, электрически соединенный с фотоприемником, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, отражатель выполнен в виде двух призменных блоков, каждый из которых состоит из двух прямоугольных призм, соединенных друг с другом катетными гранями, линейные размеры одного из призменных блоков в два раза больше соответствующих размеров другого, призмы в каждом блоке выполнены из материалов, имеющих отличные друг от друга показатели преломления, призменные блоки соединены друг с другом одними гипотенузными гранями призм, имеющих один и тот же показатель преломления, на свободной части соединяемой гипотенузной грани больщей призмы нанесено отражающее покрытие, призменные блоки ориентированы так, что другие гипотенузные грани призм расположены в плоскости, перпендикулярной к направлению излучения, а марка смещена с оптической оси объектива в плоскости главного сечения призменных блоков.

а

5° Серебришь

Изобретение позволяет из.мерять угловые отклонения объекта при его монтаже, сборке и эксплуатации. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет формирования двух пучков от отражателя, имеющих различную оптическую дедукцию при угловых разворотах объекта. Формируют пучок, наклоненный к оптической оси объектива 2, направляют его на отражатель 3. скрепляемый с объектом контроля. В отражателе 3 пучок разделяется на два, одна часть пучка, пройдя призмы, отражается от отражающего покрытия, нанесенного на части гипотенузной грани второй по ходу излучения призмы. Другая часть пучка проходит приз.мы и попадет во второй приз- менный блок, аналогичный первому, выполненный в два раза меньше его и соединенный с ним гипотенузной гранью .призмы, имеющей тот же коэффициент преломления, что и соединяе.мая с ней призма первого призменного блока. Обе части пучка объективом 2 фокусируются на фотоприемник 4. При угловых разворотах объекта части пучков, отраженных от отражателя 3, и.меют различную оптическую редукцию, что приводит к различному пространственному смещению. В блоке обработки определяют величину рассогласования между изображениями марки и с учетом величины фокусного расстояния объектива вычисляют угловые развороты объекта вокруг координатных осей.4 ил. с S (Л

1i.

(Риг. 5

(Pu2.Z