Устройство для измерения перемещений Советский патент 1989 года по МПК G01B11/00 G01C3/00 G01B11/16 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля деформаций при статических испытаниях объектов.

Цель изобретения - повышение точности измерений между объектом и устройством при изменении расстояния между объектом и устройством.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для линейных измерений.

Устройство содержит опорный излучатель 1, установленный на неподвижном основаНИИ, дополнительные излучатели 2 и 3, устанавливаемые на контролируемом объекте на заданном расстоянии друг от друга по оси, совпадающей с направлением контролируемых перемещений, сканирующий элемент, выполненный в виде плоского зеркала 4, установленного с возможностью вращения от привода 5, расположенные по ходу излучения от зеркала 4 объектив 6, щелевую диафрагму 7, конденсор 8 и фотоприемник 9, к выходу которого последовательно подключены измеритель 10 временных интерсо

1чЭ

валов (ИВИ) и вычислительный блок. Ось вращения зеркала 4, параллельная его отражающей грани, ориентирована перпендикулярно оптической оси объектива 6 и параллельна продольной оси щелевой диафрагмы 7. Ось вращения зеркала 4 образует с излучателем 1 реперпую плоскость Р, перпендикулярную оси установки излучателей 2 и 3.

Устройство работает следующим образом.

Свет от излучателей (источников) 1-3 поочередно попадает на зеркало 4, которое направляет излучение через объектив 6, диафрагму 7, конденсор 8 и фотоприемник 9, выход которого подключен к ИВИ 10. При вращении зеркала 4 излучение от излучателей 1-3 поочередно попадает во входной зрачок объектива 6, при этом на щелевой диафрагме 7 поочередно появляются изображения излучателей 1-3. На выходе фотоприемника 9 формируются электрические импульсы. ИВИ 10 измеряет длительность временных интервалов Т|, Т2 между центром импульса от излучателя 1 и центрами импульсов от излучателей 2 и 3 соответственно, а также длительность временного интервала TO между центрами соседних импульсов от излучателя 1; кодирует их в цифровую форму, например в двоичный код, и передает в вычислительный блок 11. Плоские углы ф1 и ф2 образованы реперной плоскостью Р и плоскостями, проходящими через ось вращения зеркала 4 и центры излучающих площадок А, В излучателей 2 и 3 соответственно.

Значения углов ф1 и ф2 пропорциональны временным интервалам TI и Т2 между центрами электрических импульсов, формируемых на выходе фотоприемника от излучателей 1, 2 и 1, 3 соответственно.

-и

где п - скорость вращения зеркала, об/с. Измеряемое расстояние у от излучателя 2 до плоскости определяется вычислительным блоком по формуле

./Яф, ,./ёГфь

где С О - расстояние между точкой пересечения оптической оси объектива 6 с осью вращения зеркала 4 и проекцией излучателей 2 и 3 на линию пересечения плоскости Р

с плоскостью сканирования; г - расстояние между излучателями

2 и 3.

Перемещение объекта определяется вычислительным блоком 11 как разность между текущим и начальным значениями положения контролируемого объекта.

Как видно из формулы, расстояние у не зависит от расстояния между объектом

5 (излучателями 2, 3) и устройством (зеркало 4). Это позволяет контролировать деформации объекта при изменяющемся расстоянии до него, а также создает предпосылки для использования устройства при контроле профиля поверхностей.

0

Формула изобретения

Устройство для измерения перемещений, содержащее излучатель, сканирующий эле5 мент, расположенные по ходу излучения объектив, щелевую диафрагму, установленную в фокальной плоскости объектива, конденсатор и фотоприемник, последовательно подключенные к выходу фотоприемника блок измерения временных интервалов и

0 вычислительный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений при изменении расстояния между объектом и устройством, оно снабжено двумя дополнительными излучателями, предназначенными для установки на контролируемом

5 объекте на заданном расстоянии друг от друга по оси, совпадающей с направлением контролируемых перемещений, основной излучатель установлен на неподвижном основании, сканирующий элемент выполнен

в виде плоского зеркала, установленного с возможностью вращения и размещенного перед объективом так, что ось вращения зеркала перпендикулярна оптической оси объектива, параллельна плоскости зеркала и продольной оси щели диафрагмы и образует

5 с основным излучателем плоскость, перпендикулярную оси установки дополнительных излучателей.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерений при изменении расстояния между объектом и устройством. Опорный излучатель установлен на неподвижном основании, излучатели - на контролируемом объекте на заданном расстоянии R друг от друга по оси, совпадающей с направлением контролируемых перемещений. Ось вращения сканирующего элемента (зеркала), параллельная его отражающей грани, ориентирована перпендикулярно оптической оси объектива, параллельна продольной оси щелевой диафрагмы и образует с излучателем реперную плоскость ρ, перпендикулярную оси установки излучателей. Излучение от источников поочередно попадает на зеркало и затем через объектив, диафрагму, конденсатор - на фотоприемник, подключенный к измерителю временных интервалов, который измеряет длительности τ₁, τ₂ между центром импульса от опорного излучателя и центрами импульсов от излучателей, а также длительность временного интервала между центрами соседних импульсов от опорного излучателя и передает в вычислительный блок. Плоские углы φ₁ и φ₂, образованные реперной плоскостью ρ и плоскостями, проходящими через ось вращения зеркала и центры излучателей, пропорциональны временным интервалам τ₁, τ₂. Измеряемое расстояние Y от излучателя до плоскости ρ определяется вычислительным блоком по формуле Y=C¹O^.TGφ₁=(R/(TGφ₂-TGφ₁))^.TGφ₁, где C¹O - расстояние между точкой пересечения оптической оси объектива с осью вращения зеркала и проекцией излучателей на линию пересечения плоскости ρ с плоскостью сканирования. Величина Y не зависит от расстояния между устройством и контролируемым объектом. 1 ил.