Оптико-электронное устройство для контроля неплоскостности Советский патент 1989 года по МПК G01B11/30 

СО

31499115 . 4

зеркала 13 и 14, 16 и 17 установле- нормально к ним и так, что на их от- ны параллельно друг другу и обраще- ражающей поверхности находится фоны навстречу отражающими поверхнос- кус F соответствующей параболичестями, а зеркала 15 и 18 установлены кой призмы 12. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике ,в частности, к устройствам, используемым для контроля неплоскостности объектов. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности контроля за счет оптического увеличения величины смещения световых индексов относительно площадок координатно-чувствительного фотоприемника. Устройство содержит источник коллимированного излучения, установленный на корпусе через термоизолирующий слой, оптически взаимодействующий с основной системой отражателей, состоящей из двух зеркал и светоделителя. Система отражателей формирует два пучка лучей, поступающих в оптический умножитель, размещенный вместе с координатно-чувствительным фотоприемником 6 на платформе, перемещающейся по поверхности контролируемого объекта. Оптический умножитель состоит из призмы 12 с отражающими параболическими гранями и двух дополнительных систем отражателей, первая из которых состоит из трех зеркал 13-15, а вторая - из трех зеркал 16-18. При этом зеркала 13 и 14, 16 и 17 установлены параллельно друг другу и обращены навстречу отражающими поверхностями, а зеркала 15 и 18 установлены нормально к ним и таким образом, что на их отражающей поверхности находится фокус F соответствующей параболической призмы 12. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и является усовершенствованием устро11ства по авт. св. № 1283525.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности контроля за счет опт {ческого увеличения величины смещения световых индексов относительно пло1цадок коордичатно- чувствительного фотоприемника.

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для контроля неплоскостности; на фиг.2 - оптическая схема основной системы отражателей; на фиг. 3 - оптическая схема оптического умножителя.

Устройство содержит источник 1 кбллимированного излучения, корпус 2,основную систему 3 отражателей, расположенную на выходе источника 1 коллимированного излучения, оптически связанный с ной оптический умножитель 4, размещенный на платформе 5, где также размещен координатно-чувст вительный (Ьотоприемник 6, электричес ки связанный с блоком 7 обработки сигнала. Источник 1 коллимированного излучения соединен с корпусом 2 чере термоизолирующий слой 8, предназначенный для - 1еньшения влияния нагре- В.1 источника 1 излучения на систему 3 отражателей, которая состоит из двух зеркал 9 и 10, образующих двугранный угол, и светоделителя 11, размещенного по отношению к зеркалам 9 и 10 так, что его светоделител ная плоскость совпадает с биссектрисой двугранного угла. Оптический умножитель 4 состоит из призмы 12, боковые грани KoTopofi выполнены отражающими с профилем в сечении в виде параболы, и двух дополнительных систем отражателей, первая из которы состоит из трех зеркал 13 - 15, а вторая - из трех зеркал 16 - 18. При этом зеркала 13 и 14, 16 и 17 установлены ггараллельно друг другу и обращены навстречу отражающими поверхностями, а зеркала 15 и 18 установлены ттормальпо к ним и так, что

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

на их отражающей поверхности находится фокус F, соответствующей параболи - ческой грани призмы 12. Дополнительные системы отражателей расположены симметрично плоскости симметрии призмы 12 и каждая из них оптически связана соответственно с одной из пло- дадок координатно-чувствительного фотоприемника 6, а призма 12 расположена вершиной к основной системе 3 отражателей, причем ее отражающие боковые грани оптически связаны с зеркалами 9 и 10. Платформа 5 устанавливается на контролируемом объекте 19.

Устройство работает следующим образом.

Пучок лучей из источника 1 коллимированного излучения делится на дна пучка лучей в системе 3 отражателей и, отразившись от зеркал 9 и И), попадает в оптический умножитель 4, а затем - на две площадки координатно-чувствительного фотоприемника 6, размещенного вместе с оптическим умножителем. 4 на платформе 5, пере- ме1чаемой по поверхности контролируемого объекта 19.

При отсутствии отклонений поверхности контролируемого объекта 19 от плоскости пучки лучей А и В попадают на боковые грани призмы 12 симметрично и параллельно плоскости, проходящей через верхнее ребро призмы 12 параллельно направлению измерения. Вследствие этого после отражения от параболических поверхностей призмы 12 лучи А и В падают на зеркала 15 и 18 дополнительных систем отражателей под равными углами о( , что приводит к симметричному их отражению между зеркалами 13 и 14, 16 и 17 в каждой из дополнительных систем отражателей. В результате лучи А и В попадают на соответствующие площадки фотоприемника 6 в точки равного спг нала, т.е. разность фототоков, регистрируемая блоком 7 обработки сигналов , с двух площадок фотоприемника 6 равна 0.

Отклонение поверхности контролируемого объектл 19 от плоскости, например, на величину 4i,приводит к смещению платформы 5, а вместе с ней и оптического умножителя А. При этом нарушается симметрия отражения лучей А и В от параболической боковых граней призмы 12. Лучи А и В при этом занимают по отношению к призме 12 положение А и В . Вследствие того, что фокусы F параболических граней призмы 12 лежат на отражающей поверхности зеркал 15 и 18, отраженные от призмы 12, лучи А и В попадают на зеркала 15 и 18 в те же точки, что и при отсутствии отклонения контролируемой поверхности объекта 19, но под разными углами, т .е. с , t с/gi За счет этого нарушается симметрия многократного отражения лучей А и в между зеркалами 13и1А, 16 и 17, что приводит к нарушению симметрии падения лучей на площадки фотоприемника 6, т.е. к появлению разности фототоков с двух площадок фотоприемника 6,пропорциональной величине смещения платформы 5. За счет преобразования линейного смещения h в угловое изменение положения лучей А и в относительно отражающих поверхностей зеркал 13 и 14, 16 и 17, а также за счет многократного отражения, величина смещения Н лучей относительно площадок фотоприемника 6, т.е. расстояние между точками f и

/) в в больше, чем h, т.е. Н K-h. Величина К в основном зависит от расстояния S между зеркалами 13и 14, 16и 17 и от количества отражений луча между ними. Меняя эти параметры, можно регулировать чувствительность устройства.

При необходимости контроля боль(Т)

iDifx величин отклонения контролируемой поверхности объекта 19 оптический умножитель 4 может быть снят с платформы 5. При этом лучи А и В

будут непосредственно попадать на площадки фотоприемника 6.

Таким образом, введение в конструкцию оптического умножителя дает возможность значительно повысить чувствительность и точность устройства в области малых значений отклонения контролируемой поверхности объекта.

Формула изобретения

Оптико-электронное устройство для контроля неплоскостности по авт.св. № 1283525, отличаю- щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности КОНТ

роля, оно снабжено оптическим умно. жителем, установленным на платформе перед координатно-чувствительным фотоприемником. и выполненным в виде призмы и двух дополнительных систем отражателей, каждая из которых содержит три зеркала, два из которых параллельны и обращены друг к другу отражательными поверхностями, а третье установлено перпендикулярно к ним и оптически связано с соответствующей боковой гранью призмы, боковые грани призмы выполнены отражающими,

образуют в сечении профиль в виде

параболы, фокус которой расположен на отражающей поверхности третьего зеркала, и оптически связаны с основной системой отражателей, а дополни- тельные системы отражателей установлены симметрично относительно призмы и оптически связаны с соответствующими пло1чадками координатНо-чувстви- тельного фотоприемника.

Г

Л

ГС

//// //Х/Х/

:

фиг.1

19

А

Ho/7paS e f/e

i/jffe/yefft/л

в

фиг. г