Устройство для контроля отклонений объекта от опорного направления Советский патент 1993 года по МПК G01C1/00 

фш.-.

Изобретение относится к измерительной технике контроля взаимного положения объектов, в первую очередь, протяженных, может быть использовано в строительстве и при монтаже технологического оборудования. .-... .

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей устройства при двухкоординатном визуальном контрог

ле,. ;.-...,..:

Для достижений поставленной. цели в устройстве для контроля отклонений объектов стопорного направления введен сканер с возможностью круговой развертки светового пучка с частотой порядка 12-15 Гц, а анализатор поперечных смешений выполнен двухканальным.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг.2 - принципиальная схема анализатора и изображение светового пучка а плоскостях щелевых диафрагм.

Устройство состоит из источника излучения 1, например лазера, коллиматора 2. сканера круговой развертки 3, настроенного в частоту 12-15 Гц, и анализатора смещений 4, имеющего направляющие 5 и 5 с отсчет- ными индикаторами 6 и 6 и состоящего из объектива 7, светоделителя 8,.например куб- призмы, цилиндрических линзЭ и 9; щелевых диафрагм 10 и 10 ; окуляров 11 и 11 и диффузионных экранов 12 и 12 .

Рассмотрим работу устройства.

Сканер 3 осуществляет круговую развертку коллимированного оптической системой 2 светового пучка от источника излучения 1 .по плоскости входного зрачка объектива 7 анализатора А, установленного на контролируемом объекте. Ceetosou пучок, формируемый объективом 7, делится на две части с помощью светоделителя 8, например куб-призмы, который таким образом -создаёт каналы для контроля отклонений объекта от опорного направления по Двум койрдинатйм, например по- горизонтали и яо вертикали. В каждом канале соответствующая часть светового пучка трансформируется с помощью цилиндрической линзы 9 или 9 образуя в плоскости щелевой диафрагмы 10 или 10 пятно вытянутой формы, которое ориентировано пер: пендикулярно щели (фиг.2а), причем щелевая диафрагма 10 и 10 располагается в фокальной плоскости цилиндрической линзы и вблизи фокальной плоскости объектива. Затем создаваемое изображение светового пучка с помощью окуляра. 11 или 11; проецируется на диффузно-рассеивающий экран 12 или 12, например на матовые пластины. Для удобства наблюдения изображения на диффузно-рассеивающих экранах 12

и 12 могут быть сведены в одну плоскость наблюдения с помощью дополнительных оптических элементов, например призм. Оператор наблюдает светящиеся пятна

5 на экранах 12 и 12. При совпадении оси сканирования светового пучка с центром щели анализатора происходит амплитудная модуляция светового потока с частотой, удвоенной по отношению к частоте сканиро0 вания, т,е. порядка 24-30 Гц. Такие

:. мерцания воспринимаются оператором как

немигающее, постоянно светящееся пятно.

В случае несовпадения оси сканирования с

центром щелевого анализатора в амплитуд5 но-модулированном световом потоке появляется составляющая с частотой сканирования, амплитуда которой возрастает с увеличением рассогласования между осью сканирования и центром щелевого

0 анализатора. Эта составляющая имеет частоту мельканий, меньшую чем критическая, что воспринимается оператором как мигающее световое пятно на диффузно-рассеива- ющем экране. Постоянно светящееся (без

5 мерцаний) пятно можно наблюдать только в . одном случае - при удвоении частоты моду- . ляцим светового сигнала по сравнению с частотой сканирования. Поэтому положение щелевой диафрагмы визуального анали0 затора при достижении данного светового эффекта является отсчетным нуль-индексом, кроме того, чувствительность глаза к распознаванию мелькающего и немелькаю щего светового потока весьма высока, что

5 позволяет получать результаты измерений,

из которых практически исключена субьек . тивная погрешность оператора и имеющие

малую погрешность по сравнению с йзвестны мй визуальными устройствами.

0 Непосредственно процесс измерения непрймолинейности осуществляется при ,. помощи подвижек анализатора, имеющего направляющие 5 и 5 в плоскостях, совпадающих с плоскостями сканирования, которые

5 снабжены отсчетными индикаторами б и 6 соответственно. Оператор, наблюдая за характером свечения пятен на диффузно-рассеивающих экранах, перемещает анализатор до тех Нор. пока светящиеся пят0 на на экранах на перестанут мелькать, что соответствует удвоению частот модуляции светового потока, и затем по отсчетным устройствам фиксирует величины смещений контролируемого объекта относительно

5 опорного направления по двум координа- ; там/--. - - ; -- . -

Высокая точность контроля обеспечивается за счет исключения субъективных оценок оператора при определении характера свечения светового пятна на диффузно-рассвивающем экране и вследствие высокой чувствительности человеческого глаза к распознаванию мелькающего и немелькающего светового пятна.

При многократных измерениях оператору не приходится напрягать зрение, совмещая световое пятно с отсчетными индексами, а лишь наблюдать за характером свечения пятна. Введение диффузно- рассеивающего экрана исключает непосредственное, нежелательное попадание светового потока в глаз наблюдателя вследствие значительного его ослабления и рассеивания.

По данным проведенных полевых испытаний, среднеквадрэтическая погрешность измерений по двум координатам непрямолинейности не превысила 0,05 мм на створе длиной 50 мм.

Формула изобретения

Устройство для контроля отклонений объекта стопорного направления, содержащее источник излучения, коллиматор, сканер и первый анализатор смещений с установленными на оси диафрагмой, окуляром и матовым экраном, отличающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, оно снабжено вторым анализатором смещений, жестко связанным с первым и расположенным перпендикулярно ему, и последовательно установленными объективом и светоделителем, при этом анализаторы смещений оптически сопряжены со светоделителем через введенные две цилиндрические линзы, а сканер выполнен с возможностью круговой развертки светового пучка.

Использование: в строительстве и при монтаже технологического Оборудования. Сущность изобретения: устройство содер- .жит источник излучения Т, коллиматор 2, сканер 3, анализатор смещений 4, имеющий направляющие 5 и 5 с отсчетными индикаторами 6 и 6 и состоящий из объектива 7, светоделителя 8, цилиндрических линз 9 и 9, щелевых диафрагм 10 и 10, окуляторов 11 и 11; и диффузионных экранов 12 и 12. 2ил.