Устройство для определения пространственного положения объекта Советский патент 1992 года по МПК G01C15/00 

1

(21)4877455/10 (22)25.10.90 (46)07.10.92. Бюл. № 37

(71)Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии

(72)Я.М.Ивандиков, ААМайоров и Е.В.Ты- рин

(56)Авторское свидетельство СССР Г 1451544, кл. G 01 С 15/00, 27.02.87. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА

(57)Использование: геодезическое приборостроение, для определения пространственных линейных и угловых координат. Сущность изобретения: устройство содержит последовательно установленные на оптической оси излучающий блок 3-7 и

светоделитель 8, первый отражающий блок с маркой 13 и плоским зеркалом 11, оптически сопряженным через светоделитель с излучающим блоком 3-7, приемный блок 9-10, оптически сопряженный с первым отражающим блоком, и второй отражающий блок с маркой 14 и плоским зеркалом 12. расположенный на оптической оси после светоделителя 8 ортогонально первому отражающему блоку, выполненный идентично ему, жестко скрепленный с ним, и оптически сопряженный с излучающим блоком 3-7 и через светоделитель 8 с приемным блоком 9-10. При атом каждая марка 13,14 установлена перед соответствующим плоским зеркалом 11,12 и удалена от него на расстояние, равное расстоянию от зеркала до плоскости фокусировки излучающего блока 3-7. 1 ил

V4

Оч

N4

Сл СО

ы

Изобретение относится к геодезическому приборостроению, в частности, к оптическим измерительным системам для определения координат контролируемого объекта.

Известна автоколлимационная марка (АКМО), разработанная в МИИГА и К и позволяющая одновременно измерять угловые и линейные мещения контролируемого объекта. AKMt)pa6ojaeT Ьовместно с авто- коллимэцйонной трубой и состоит из двух, расположенных другом, зеркально линзЪвых отражателей (ЭПО), каждый из ко- торыу состоит из объектива и зеркала, расположенного в фокальной плоскости этого объекта. Для измерения линейных смещений используется первый ЗЛО, а угловых - оба ЗЛО.

Рассматриваемый аналог обладает следующими недостатками Во-первых, при измерении требуется перефокусировка эвтоколлимационной трубы: при измерении углов автоколлимационная труба фокусируется на бесконечность, а при измерении линейных смещений - на плоскость переднего фокуса объектива первого ЗЛО. Во-вторых, при работе с АКМО происходит значительное виньетирование автоколлимационного пучка, что уменьшает диапазон работы.

За прототип принято устройство для определения пространственного положения контролируемого объекта. Оно состоит из активной оптико-электронной системы (ОЭС), включающей в себя коллиматор, полупрозрачное зеркало (ППЗ), объектив и приемник лучистой энергии (ПЛЭ), а также комбинированный отражатель, содержащий базовое зеркало и марку. ОЭС жестко связана с контролируемым объектом, который перемещается в пространстве относительно неподвижного основания, на котором закреплен комбинированный отражатель. В плоскости ПЛЭ одновременно формируется изображения автоколлимационной марки, полученной от базового зеркала и характеризующей угловые разворота объекта и марки линейных координат объекта. Недостатками рассмотренного устройства являются неоднозначность в определении пространственного положения объекта: устройство позволяет измерять лишь четыре координаты - две угловые и две линейные, а также обладает низкой точностью измерения угловых координат.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет одновременного измерения относительно оптической .оси поперечного смещения в меридиональной плоскости и углового разворота в сагиттальной плоскости

Цель достигается тем, что о устройство введен отражающий блок, расположенный на оптической оси после светоделителя ортогонально первому отражающему блоку,

выполненный идентично ему, жестко скрепленный с ним, и оптически сопряженный с излучающим блоком и через светоделитель с приемным блоком, при этом марка каждого отражающего блока установлена перед

соответствующим зеркалом и удалена от него на расстояние, равное расстоянию от плоского зеркала до плоскости фокусировки.

На чертеже приведена оптическая схема устройства для определения пространственного положения объекта с указанием хода лучей.

Устройство состоит из ОЭС 1, жестко связанной с неподвижным основанием, и

двух отражающих блоков жестко скрепленных в корпусе 2, установленных на контролируемом объекте. ОЭС 1 состоит из коллиматоров 3, содержащего источник 4 излучения, конденсатор 5, сетку 6 и обьектив 7, ППЗ 8, объектив 9 и ПЛЭ 10. Отражающие блоки состоят из зеркал 11 и 12, расположенных под углом 90°, перпендикулярно оптической оси. и марок 13 и 14, выполненных в виде перекрестий на

прозрачной подложке. Коллиматор 3 формирует через ППЗ 8 пучки лучей, сходящихся после отражения от зеркал 11 и 12 в точках О и OL В точке О устанавливается марка 13, в точке От - марка 14. Точки О и От оптически

сопряжены с точкой О ПЛЭ 10 через ППЗ 8 и объектив У.

Устройство работает следующим образом.

При линейном смещении объекта по

осям X, Y и Z (или происходит смещение марок 13 и 14, что приводит к смещению центров изображений указанных марок в плоскости ПЛЭ 10 относительно точки О. При угловых разворотах объекта на углы

у, ру и fa происходит поворот автоколлимационного пучка, отраженного от зеркал 11 и (или 12), чтб приводит к смещению центра автокоплимационного изображения сетки 6, в плоскости ПЛЭ 10 относительно

точки О. Очевидно, что для удобства распознавания образцов марок угловых и линейных координат в качестве ПЛЭ целесообразно использовать видикон.

Формула изобретения

Устройство для определения пространственного положения объекта, содержащее последовательно установленные на оптической оси излучающий блок с плоскостью фокусировки и светоделитель, первый

отражающий блок с маркой и плоским эер-женный не оптической оси после светодекалом, оптически сопряженным через све-лителя ортогонально первому отражающстоделитель с излучающим блоком, иму блоку, выполненный идентично ему.

приемный блок, оптически сопряженный с жестко скрепленный с ним, и оптически со- первым отражающим блоком, отличаю щ- 5 пряженный с излучающим блоком и через

е е с я тем, что, с целью расширения функ-светоделитель с приемным блоком, при

циональных возможностей за счет одновре-этом марка каждого отражающего блока усменного измерения относительнотановлена перед соответствующим зеркаоптической оси поперечного смещения влом и удалена от него на расстояние, равное

меридиональной плоскости и углового раз-10 расстоянию от плоского зеркала до плосковорота в сагиттальной плоскости, в негости фокусировки, введен второй отражающий блок, располо