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

4

со

Од 00 Од

14)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- 5(овано для измерения угловых отклонений объектао

Цель изобретения - повьацение точности измерения за счет зеркапьного умножения велтачины углового отклонения объекта

На фиг„1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства на фйг,2 - изображение марки на регистрирующем блоке при нааичим углового отклонения объекта

Устройство содержит источник из- ;Лучения (не показан ),. марку 1, свето- делительньй элемент 2, коллимэ,торный объектив 3 5 первую светоделительную пластинку 4,,, соединенную с коллкма- TopHbiM объективом 3j вторую светоделительную пл:астинку 5j объектив 6,, с которым соединена вторая светоде™ лительная гшастинка 5, регулярньш волоконно-оптический жгут 1, один торец которото установлен в фокаль- ; ной плоскости объектива 6,, проекцион ный объектив 8., в плоскости предметов которого установлен другой торец жгута 7, и позиционно-чувствительньй регистрирующий блок 9, например ШС- матрицад устано.вленньш в фокальной плоскости коллнматорного объектива ;3 в гшоскости изображения проекци- : онного обаь.екткза 8. Проекционный объектив 8 оптически связан с ре гистрируюнц-хм блоком 9 через сзетоде- лительный элемент 2

Объектив 6s вторая светоделитель-- ная пластршка 5 и торец волоконноВ результате многократных перео ражений на регистрирующем блоке 9 строится серия изображений марки убырающей интенсивности, зеркально

оптического жгута 7 предназначены для 40 расположенных относительно центра скреплекия с контролируемым объектомрегистрирующего- блока 9 (фиг,2).

(не показан)„

Марка i расположена в фокальной гшоскости колгшматорного объектива 3,

Объект имеет возможность поворота вокруг осей X и Y на углы Cf,H if соответственно.

Устройство работает следуюшрм образом,,

Коллиматорньй объектив 3 формирует параллельные пучки лучей от марки 1 и направляет их через две еветод ели- тельные пластинки 4 и 5 на объектив 65, который строит изображение марки. 1 на тсрде волокозшо-оптического жгута 7 По жгуту 7 изобралсение марки, переносится ка другой его торец, расположенный 3 едкой из двух сопряженных плоскостей проекционно.го объектиС выходов позиционно-чувствительно регистрирующего блока 9 снимаются сигналы, пропорциональные смещения 45 крайних от центра блока 9 изображе ний марки (фиг,2) Х , Х и YI, У последоватапьно снимаемые, наприме вначале Х|| и У , а затем х и У , по измеренным координатам вычисляю углы поворота контролируемого объе та х М .(фиг.О;

+ Yi . Y

50

Y

ti|y arctg. ™--7-- arctg ,„-р, ,

ml 1-itl r ,

arctH -i-ClJ.i,L.g О (

m 1

arctg

X

ZnJГ

где x и Y - текущие суммарные см ния центров крайних изображеннй марки;

0

5

0

5

0

5

ва 8. Проекционный объектив 8 переносит изображение марки 1 с торца жгута 7 на позиционно-чувствительньй регистрирующий блок 9. Одновременно в другом ходе излучения марки 1 проектируется объективом 8 на торец волоконно-оптического жгута 7, переносится по нему на другой его торец, рас- положенньй в фокальной плоскости объектива б. Объектив 6 совместно с коллиматорным объективом 3 также переносит изображение марки 5 с этого торца не позициснно-чувствительный регистрирующий блок 9, Тое„ на него проектируют изображение марки по двум направлениям излучения, формируемым после светоделительного элемента, 2,

В исходном положении изображение марки 1J сформированное на позицион- но-чувствительном регистрирующем блоке 9, по обоим направлениям совпадает между собой и с центром регистрирующего блока 9.

При угловых разворотах объекта (не показано) образуется уго л между светоделительнь ми пластинками 4 и 5. Световые пучки от марки 1, идущие по обоим направлениям, испытывают многократное переотражение между светоделительными пластинками 4 и 5, увеличивая угол отклонения для каждо- . го отражения на величину, равную удвоенному значению углового отклонения объекта

В результате многократных переотражений на регистрирующем блоке 9 строится серия изображений марки убырающей интенсивности, зеркально

0 расположенных относительно центра регистрирующего- блока 9 (фиг,2).

С выходов позиционно-чувствительного регистрирующего блока 9 снимаются сигналы, пропорциональные смещениям 5 крайних от центра блока 9 изображений марки (фиг,2) Х , Х и YI, У, последоватапьно снимаемые, например, вначале Х|| и У , а затем х и У , и по измеренным координатам вычисляют углы поворота контролируемого объекта х М .(фиг.О;

+ Yi . Y

0

Y

ti|y arctg. ™--7-- arctg ,„-р, ,

ml 1-itl r ,

arctH -i-ClJ.i,L.g О (

m 1

arctg

X

ZnJГ

де x и Y - текущие суммарные смещения центров крайних изображеннй марки;

- фокусное расстояние кол- лиматорного объектива

3;

- максимальное число изображений марки 1, равное числу отражений коллимационных пучков от светоделительных пластинок 4 и 5 до затуха- ю ния излучения, определяемое из формулы

п,

1гЕт/Епор/1

где

ЕИ

№ ПОр - 2

максимальная освещенность центрального изображения марки 1.

Для малых угловых отклонений объекта формулы упрощаются и приобр тайт вид;

-Ч ,

2п

t

f;

tt/.

х

Формула изобретения

Оптико-электронное устройство для измерения угловых отклонений объекта по авт.св. № 1348641, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено двумя светоделительными пластинками, соединенными соответственно с коллиматор- ным объективом и объективом, устанавливаемым на объекте измерения, и установленными между этими объективами перпендикулярно их оптическим осям.°

Изобретение позволяет измерять углы разворота объекта вокруг коллимационных осей. Целью изобретения является повьшение точности измерения за счет зеркального умножения величины углового отклоне1шя объекта. Формируют изображение марки 1 коллиматора с помощью обьектива 6 на одном из двух торцов волоконно-оптического жгута 7, предназначенном для закрепления совместно с объективом 6 на. контролируемом объекте. Одновременно с помощью проекционного объектива 8 изображение марки 1 коллиматора проектируют на другой торец жгута 7. Переносят каждое изображение марки по волоконно-оптическому жгуту 7 на его противоположный торец и в обратном ходе излучения каждое из изображений проектируют на позиционно- чувствительный регистрирующий блок 9, расположенный в фокальной плоскости коллиматорного объектива 3. С коллиматорным объективом 3 и объективом 6 скреплены светоделительные пластинки 4,5-, формирующие серию изображений марки убьшающей интенсивности на регистрирующем блоке 9. По линейному смещению крайних зарегистрированных изображений марки 1 вычисляют угловые развореоты о&ьекта. 2 ил. сл