СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА Советский патент 1995 года по МПК G01B11/00 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам дистанционного контроля линейных размеров на основе оптической триангуляции, и предназначено для производственного контроля линейных размеров изделий сложной формы (например, типа лопатки).

Цель изобретения расширение номенклатуры контролируемых параметров путем определения также и профиля поверхности объекта произвольной формы.

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 и 3 геометрические построения и виды видеосигналов фотоприемников.

Устройство содержит лазер 1, объект 2, две оптические системы 3 и 4, два фотоприемника 5 и 6, блок 7 обработки и регистрации. Компоненты 1-6 располагаются таким образом, чтобы оптические оси оптических систем 3, 4, оси светочувствительных поверхностей линейных фотоприемников 5, 6 лежали в плоскости (ХОY) системы координат устройства, в этой же плоскости производится сканирование светового пучка по поверхности объекта.

Суть предложенного способа заключается в следующем.

Контролируемый объект (например, лопатка) устанавливается в зоне контроля на позиционирующее устройство (не показано) таким образом, чтобы он был ориентирован определенным образом относительно системы координат устройства.

Сформированный лазером 1 узкий световой пучок направляют на поверхность объекта 2. Рассеянное от поверхности объекта 2 излучение фокусируется в первом угловом направлении и направляется на поверхность линейного развертывающего фотоприемника 5 оптической системой 3. Таким образом, формируется первое изображение световой марки. Во втором угловом направлении рассеянное излучение фокусируется оптической системой 4 на поверхность второго фотоприемника 6. Таким образом формируется второе изображение световой марки. Производят развертку (последовательный опрос во времени) фотоприемников 5 и 6 с помощью управляющих сигналов, формируемых блоком 7 обработки и регистрации. Фиксируют моменты времени t₁ и t₂ в периоде развертки фотоприемника, соответствующие энергетическим центрам электрических сигналов, вызванных первым и вторым изображениями световой марки, и определяют координату Y(М) контролируемой точки, а затем координату Х(М), пользуясь соответствующими соотношениями.

Можно провести анализ двух вариантов реализации способа с помощью 2-х (фиг. 2) и одного фотоприемника (фиг. 3).

Ход лучей и оптическая схема устройства представлены на фиг. 2. Координаты энергетических центров (точки Y₁, Y₂) соответственно первого и второго изображений световой марки относительно начала фотоприемника, т.е. расстояния (У₁R₁) и (l₂R₂) и координаты точек Х₁ и Х₂ определяются из тригонометрических соотношений X₁= -0,5S + F (1) X₂= 0,5S F (2)
В процессе развертки фотоприемников 5 и 6 с помощью блока 7 обработки и регистрации выделяются во время сигналы, соответствующие изображениям световой марки.

С помощью блока 7 обработки и регистрации фиксируют моменты времени t₁ и t₂ относительно момента начала периода Т развертки фотоприемников. По этим временным интервалам определяют значение пространственной координаты У и далее пространственную координату Х контролируемой точки М объекта.

Можно показать с помощью геометрических преобразований, используя соотношения, определяемые из прямоугольных треугольников: ΔО₁МО₀, ΔО₃МО₀, Δ О₂МО₀ и ΔK₂О₂Х₂ (см. фиг. 2) что координата У равна:
I(M) , где Х₁ и Х₂ определяются выражениями (1) и (2).

Далее, используя треугольник О₃НN, можно определить значение координаты Х точки М объекта
X(M) I(M).

Для получения информации о профиле объекта сканируют луч в плоскости измеряемого сечения.

Для сканирования луча могут использоваться зеркальные дефлекторы, гальванометры, вибраторы и т.д. Причем следует отметить, что для предлагаемого способа не требуются определенный закон, высокая линейность сканирования и нет необходимости знать угол поворота дефлектора. Это связано с тем, что определяется за короткое время текущая координата луча на поверхности объекта, а количество контролируемых точек в сечении может быть от десятков и до тысячи.

Вышеперечисленные операции повторяют столько раз, сколько точек поверхности необходимо проконтролировать в данном сечении.

Использование: изобретение относится к измерительной технике и предназначено для производственного контроля изделий сложной формы. Сущность: формируют на поверхности объекта световую марку, образуют два изображения световой марки, сканируют объект в плоскости контролируемого профиля, производят формирование изображений световой марки посредством оптических систем в двух плоскостях анализа, измеряют координаты изображений световых марок в двух плоскостях анализа с последующим измерением расстояний до контролируемого профиля и его формы. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА, заключающийсяя в том, что формируют на поверхности объекта световую марку, направляя на нее лазерный луч, формируют два изображения световой марки и определяют их положения, отличающийся тем, что, с целью расширения номенклатуры контролируемых параметров путем определения также и профиля поверхности объекта произвольной формы, сканируют объект в плоскости контролируемого профиля, производят формирование изображений световой марки посредством оптических систем в двух плоскостях анализа, измеряют координаты изображений световых марок в двух плоскостях анализа с последующим измерением расстояний до контролируемого профиля и его формы. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение координат изображений в плоскости анализа осуществляют посредством развертывающих фотоприемников.