Устройство для измерения профиля объекта Советский патент 1992 года по МПК G01B11/24 

. Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения профилей поверхностей местностей в геодезии, для измерения неровностей дорог и аэродромов, для измерения положения объектов и измерения профиля изделий в машиностроении.

Известно устройство для контроля перемещения объектов, содержащее два измерительных канала, каждый из которых представляет собой оптически связанные осветитель с объектом и фотоприемник, а

также блок обработки, при этом оптические оси двух каналов параллельны.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения из-за зависимости выходного сигнала фотоприемников от отражающих свойств поверхности объекта, а также из-за нестабильности параметров и фотоприемника.

Известно устройство для измерения профиля изделия, содержащее источник излучения, направляющийсветовое излучение на измеряемую поверхность, и дискретный

о

ел

фотоприемник, регистрирующий отраженное от измеряемой поверхности излучение, а также систему зеркал, установленную перед фотоприемником и выполненную в виде отражающего и по крайней мере одного полупрозрачного зеркала, расположенных наклонно к светочувствительной поверхности фотоприемника и параллельно между собой.

Недостатком устройства является низкая точность измерения, обусловленная размытием краев световых пятен, а также влиянием фоновых засветок.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее лазер с фокусирующим объективом, формирующими на поверхности измеряемого объекта световое пятно или линию, а также отображающий объектив с расположённой в плоскости изображения фоточуветвительной матрицей.

Недостатком устройства является низкая точность измерения, поскольку вертикальные перемещения измерительного устройства приводят к появлению погрешностей, например, при установке устройства измерения на транспортном средстве. В том случае, когда измерительное устройство неподвижно, оно не позволяет определять угловое положение объекта, а измеряется только расстояние до объекта. Кроме этого на точность измерения будут влиять фоновые засветки.

Цель изобретения - повышение точности измерения и расширения области использования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно установленные на одной оптической оси лазер, фокусирующий объектив и фотоприемную систему, состоящую из объектива и фоточувствительной линейки, введены последовательно установленные на одной оптической оси, параллельной первой оси, второй лазер и второй объектив, полупрозрачное зеркало, расположенное в фотоприемной системе перед объективом на одинаковом расстоянии от оптических осей лазеров и параллельно им, и светофильтр, расположенный между объективом и фото- чувствительной линейкой.

Полупрозрачное зеркало направляет отраженный свет от пятна второго лазера на фоточуйствителкную линейку и пропускает свет от пятна первого лазера. Это позволяет измерять расстояние до двух точек объекта, что дает возможность при наличии вертикальных перемещений измерительного устройства учитывать эти перемещения и повысить точность измерения. Втомслучае,

когда измерительное устройство неподвижно и используется для определения положения подвижного объекта, оно позволяет одновременно измерять как расстояние, так

и угловое положение объекта, что расширяет область его использования. Введение светофильтра позволяет уменьшить влияние фоновых засветок, что повышает точность измерения и обеспечивает

О работоспособность устройства при наличии мощных мешающих источников света.

Устройство с оптической схемой, позволяющей измерять расстояние до двух точек объекта с помощью двух лазеров, облуча5 ющих объект в двух точках, изображение которых полупрозрачным зеркалом и объективом проектируется на фртрприемную линейку, что повышает точность измерения и расширяет область использования.

0 На чертеже изображена оптическая схема устройства.

Устройство содержит лазеры 1 и 2 с фокусирующими объективами 3 и 4 с параллельными оптическими осями, направ5 л е н н ы м и н а поверх но с т и о б ь е к т а 9. Фотоприемная часть устройства состоит из последовательно расположенного полупрозрачного зеркала 5, отображающего объектива 6, светофильтра 7 и фоточуветрм

0 тельной линейки 8. Причем полупрозрачное зеркало 5 находится на одинаковом расстоянии от оптических осей лазеров 1 и 2 и параллельно им, а фоточувствйтёльная линейка 8 расположена в плоскости изображе5 ния объектива 6.

Лазеры 1 и 2 могут быть полупроводниковые (например. ИЛПН-108) или газовые. Полупрозрачное зеркало 5 должно иметь коэффициент пропускания, численно равный

0 коэффициенту отражения. Светофильтр 7 должен быть рассчитан на пропускные света с длиной волны лазеров и поглощение света с другой длиной волны. Фоточувствйтёльная линейка 8 может быть либо прибо5 ром с зарядовой связью (например, микросхемы К 1200 ЦЛ1, К 1200 ЦЛ2), либо фотодиодной линейкой со схемой сканиро вания (например, микросхема ЛФЭ-1024), Выбор объективов 3, 4 и 6 определен в

0 основном расстоянием до объекта и диапазоном измерения.

Устройство работает следующим обра- . зом. . - ,: ,.. . .

Включается лазер 1, световой поток ла5 зера собирается в узкий световой луч фокусирующим объективом 3. на поверхноето объекта 9 образуется световое пятно. Часть отраженного поверхностью света проходит сквозь полупрозрачное зеркало 5, отображающий объектив 6, светофильтр 7 и rionaдает на фоточувствительную линейку 8. Позиционное положение засвеченных элементов фоточувствительной линейки 8 зависит от расстояния до светового пятна на поверхности объекта 9. После измерения этого расстояния лазер 1 выключается, включается лазер 2, световой поток которого образует второе световое пятно. Часть излучения второго пятна,отразившись от полупрозрачного зеркала 5. также после объектива б и светофильтра 7 попадает на фоточувствительную линейку 8. После измерения расстояния до второго светового пятна лазер 2 выключается. /..

Положительный технико-экономический эффект применения данного устройства достигаете я бла года ря возможности измерять расстояние до двух точек объекта, что позволяет измерять профиль объекта независимо от вертикальных смещений из- мерительного устройства, это повышает точность измерения и расширяет функциональные возможности и область применения.

Формула изобретения

Устройство для измерения профиля

объекта, содержащее последовательно установленные на одной оптической оси лазер, фокусирующий объектив и фотоприемную систему, состоящую из объектива и фоточувствительной линейки, отличаю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения области использования, оно снабжено последовательно установленными на одной оптической оси.

параллельной первой оси, вторым лазером и вторым объективом, полупрозрачным зеркалом, расположенным в фотоприемной системе перед объективом на одинаковом расстоянии от оптических осей лазеров и

параллельно им, и светофильтром, расположенным между объективом и фоточувствительной линейкой.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения профилей поверхностей местностей в геодезии, для измерения неровностей дорог и аэродромов, для измерения: положения объектов и измерения профиля изделий в машиностроении. Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение области использования за счет измерения по дифференциальной схеме одновременно в двух точках поверхности и возможности измерения ровности дороги или аэродрома при установке устройства на автомобиле, Устройство содержит два лазера с фокусирующими объективами и с параллельными оптическими осями, фотоприемную систему, состоящую из последовательно расположенных полупрозрачного зеркала, отображающего объектива, светофильтра и фоточувствительной линейки, причем полупрозрачное зеркало находится на одинаковом расстоянии от оптических осей лазеров и параллельно им, а фоточувствительная линейка расположена в плоскости изображения объектива. Лазеры последовательно облучают объект в двух точках, изображения которых полупрозрачным зеркалом и объективом проецируются на фотоприемную линейку. Позиционное положение засвеченных элементов фоточувствительной линейки зависит от расстояния до светового пятна на поверхности объекта. 1 ил.

Редактор Н.Лазоренко Техред М.Моргентал

Заказ 869ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Корректор Л. Патай