Гониометр Советский патент 1978 года по МПК G01B9/10 

(54; ГОНИОМЕТР

Изобретение относится к измерительно технике, а именно к фотоэлектрическим углоизмерительным устройствам, которые могут быть использованы для измерения углов разворота объектов.

Известен гч ниометр, содержавши автЬ коллиматор со свегоделнтельным зерк лОм между объективом и анализатором поля изображения, рабочую меру в виде лямбв с угломерной шкблоб, устаношшн- . ную на оси поворота автоколлиматора, я двустороннюю одноканальную оптическую систему для проецирования диаметрально противоположных делений шкалы лимба в поле изображения анализатора, взыполнен нОго в виде окуляра с микрометром ij.

Недостатком такого гониометра является невысокая точноОь взмереввй

Наиболее близким к изобретению по технической сушностя является гониометр, содержавши: автоколлнматор со светодел тельным зеркалом, объективом в анализ тором изображения, рабочую меру, ось врашеннь которой совпадает с осью врвшения автоколлнматора, н механизм пере мешення рабочей меры .

Недостатком атого гониометра являет ся сложная и трудоемкая методика язме рений, не позвол51кяаав исключить субъея тиш1ые погрецгаостн.

Целью изобретения явл5ются автомат зация процесса взмереннй.

Эта цель достигается благодаря тому« что оредлагаекяяй гониометр снабжен фо« тоэлектрической следяшей системой, вход которой подключен к анализатору нэобр женвя, а выход - к механизму переме meHBfi рабочей ме, светоделнтедьнов зеркало и анализатор изображения реазюложены между рабочей мерой, выполненной в ввде многогранной аризмы, и o6bejRr тнвом автоколляматора, выполненным в виоэ вогнутого сферического зеркала, центр кривизны которого совмешек с осью врашения рабочей меры, а ось врашения анвШЕзатора изображения совмещена с изображением пентря кщвизщл вогнутого сферйческо1х) зеркапа. На фиг. 1 и 2 схематически изображе предлагаемый гониометр в. двух проекциях показан также ход лучей в оптической системе гониометра. Гониометр содержит рабочую меру 1 в виде зеркального пвенадиатигранника, грани которого пронумерованы, обьектив автоколлиматора в виде вогнутого офервческого зеокала 2, срваинигельное aejvкало 3, разделительную птшзкгу 4 с подсвечиваемой фаской на делительном ребре фотоэлектрическую систему 5, анализс тор изображения прецизионную червя ьную пару сектор 6 «- червяк 7, переклк чаюшее устройство 8, исполнительные двигатели 9 и 10, индикаторное устройст во 11, червячную пару червяк 12 - коле со 13 (Mexajm3M перемещения рабочей меры), стопорное устройство 14 и предметный столик 15, на котоуый устанавли вается контролируемая призма или клин 16. Ось вращения многогранника 1 совмещена с центром кривизны О зеркала 2, поэтому при разворотах многогранника центральные нормали к его граням совпадают с проекциями нормалей к поверхности сферического зеркала 2 в плоскости измерения. Угол 2 j3 поля зрекия зеркала 2 равен ЗО (фиг. 2). Если оптическая система скомпоновав на согласно фиг. 1, т.е. червячная пара 6, 7 с призмой 4 развевнута на 90 вокруг оси о О, а затем вся систем 2-7 развернута на 9О вокруг оси OOj, то угол 2}Ь может быть значительно увеличен путем увеличения размера зеркала 2 в плоскости этого угла. Зеркало 3 установлено под углом 45 . к оптической оси ОО сферического зеркала 2, а подсвечиваемая фаска призмы 4 оптически сопряжена с точкой F зер кала 2. Ось вращения червячного сектора 6 совмещена с изс ражением О цен1 ра кривизны О сферического зеркала 2. Переключающее устройство 8 имеет три положения: выключенное, включенное на исполнительный двигатель 9 и включе ное на исполнительный двигатель 10. Фотоэлектрическая система 5связана с переключакищм устройством 8 и с инпакаторным устройством Ц. Червяки 7 я 12 могут приводиться в движение не только двигателями 9 я 10, но я рукоятками 17 н 18 соответственно или . вда помсяди источника питания 19. Сферическое зеркало 2 рассопожено fuKf tTO отраженный от него пучок парен лельных лучей одвовремеяао попадает в на рабочую меру 1, ик на контролируемую меру 16 (фиг. 1). Призма 4 и механизм ее перемешения связаны так, что среднему положению призмы, показанному на чертеже, соответствует нулевое значение информации на индикаторном устройстве 11. При пв ремешении призмы, например, по часовой стрелке информации придается знак +, в противоположном направлении - знак f f . Гониометр может работа -ь как в измерительном, так н в задающем режиме. В измерительном режиме гониометр работает следующим образом. Разделительную пртзму 4 выставляют в нулевое положение. Расходящийся пучок лучей, выходящий из призмы 4, отражается от зеркала 3, проецируется на сферическое зеркало 2 и отражаясь, параллельным пучком проецируется на рабочую 1 и контрояируек1ую 16 камеры. При выключенных стопорном устррйс- ве 14 и переключакяцем устройстве 8 рабочую меру 1 разворачивают до такого положения, при котором автоколлимацно ное изображение фаски призмы 4, отраженное, например, от нулевой рабочей меры 1, попадает на одну из боко-вых граней призмы-4. Информация об этом появляется на табло индикаторного устройства 11. Далее закрепляют рабочую меру 1 стопорным устройством 14 и включают переключаюшее устройство 8 на двигатель Ю. СлеДшдая система 5,. 8, 10, 12 и 13 разворачивает рабочую меру до тех пор, пока автоколлимацио ное изображение фаски не совпадет с самой фаской (в этот момент разность между световыми потоками, отраженшлми от , бокош 1Х граней призмы 4, станет равной нулю, а следовательно, станет равным нулю и сигнал, поступающий на двигатель 1 о). Затем на предметный столик 15 устанавливают контролируемую меру 16, например треугольную призму, угль между гранями которой следует определить так, чтобы одна яз ее граней имела положение, близкое к положению уже выставпенг ной, например нулевой, грани рабочей меры 1. Выключив устройство 8 и перелфыв выставленную грань рабочей мегы 1, рукояткой 17 вращают червяк 7 до тех пор, пока на индикаторном устройстве вв появятся сигнал, указывающий на го, чтЬ автоколлимационное изображение фаслш, отражепяое от выставденпой грани KORI%. ролируемой меры 16, иахооится аа одной из 6QKOQbpt i paHeS пркзмы 4. После этого включают устройство 8 на двигатель 9, и следящая система 5, 8, 9, 7 и 6 перемещает призму 4 до точного совмещения фаски с ее автоколлимационным изображением. На информационном табло устройства 11 появится информация oL об угле между а 1став- Л немыми гранями рабочей и контролируемой мер. Далее возвращают призму 4 в нулевое положение и, отключив стопорное устройство 14, разворачивают рабочую меру вместе с контролируемой до тех пор, пока автоколлимационное изображение фаски, отраженное от другой грани рабочей меры, наиболее близкой к контролируемой грани меры 16, не попадет на одну из боковых граней призмы 4. Описанным выше методом измеряют yron между этими гранями. Угол Ы- между использованными гранями меоы 1 известен, поэтому искомый угол между rpaHs ми контролируемой метзы 16 будет равен , где o-h - аттестациотпз и угол между нулевой и Л-ной гранями рабочей меры 1 В задающем режиме гониометр работает следующим образом. Указанным способом нулевая грань рабочей меры 1 точно согласовывается со средним (нуленым) положением призмы 4, Затем разворотом рабочей меры в центр поля зрения зеркала 2 вводится та ее грань, угол которое с нулевой гранью наиболее близок к задаваемому углу разворота рабочей меры. Дсшолнение до этого угла с учетом знака набирается на информационном табло устройства 11 разворотом червяка 7. Далее прл- включенном стопорном устройс ве 14 и и.1ключенном переключакяцем устройстве 8 разворотом червяка 12 авг коплимапионное изображение от уже K.ICтавленной в центр поля зрения грани рабочей меры млводитчзя на одну из боковых граней призмы 4. После этого устройство 8 вклютается на двигатель Ю и следящая система 5, 8, 1О, 12 и 13 точно доворачивает рабочую меру до заданноро угла. Для установочных разворютов призмы 4 я рабочей меры 1 вместо рукояток 17 и 18 мажет быть использован упра&лвемый оператором источник питания 19, которым включается либо на двигатель 9, либо на двигатель 10. Истотяик питания 19 может йлть та№ же использован для включения двигат©яя 0 в режвм поиска ппизмой 4 яптп(гпя1 лимационного изображения фаски в поле зрения автоколлиматора. При использовании гониометра для измерения и задания углов разворота различных объектов рабочая мера 1 неподвижно устанавливается на объекте изме рения так, чтобы ось ее вращения совпадала с осью измеряек5ЫХ разворотов обьеюта и была перпендикулярна главной оптической оси автоколлиматора. Основной особенностью оптической системы гониометра является то, что все положения разделительной пршзмы в пределах угла рабочего поля зрения {2Й) при условии совмещения фаски призмы с ее автоколлиманионным изображением яв ляются одинаковыми как с точки зрения аберрашп, так и с точки зрения распределеня5з энергии излучения в изображении, Это позволяет получить рабочее ппле зрения автоколлиматора равное 30 и более, и обеспевдвеется тем, что при любом положении разделительной призьлы осевой луч пучка 1ззлученйя, выходящего из приэ мы и воз&ращакжцегося к ней, всегда направлен по нормали к сферическому зеркалу, а,спедоватепьно, и по нормали к его фокальной поверг.носги. Формула изобретения Гениометр, содержа1Ш1й автоколжмагор со светодел тепьным зеркалом, обьектв вом н анализатором изображения рабочую меру, ось вращения которой совпадает с осью врашения автоколлиматора, и меха низм перемещения рабочей меры о т л ич а ю щ и и с я тем, что, с целью автоматиаапин процесса измерения, он снйбжен фотсэлектриюской следяшей системой, вход которой подключен к анализатору изображения, а выход - к механизму перемещения р абочей меры, светоделительное зеркало и aTiajm3aTOp изображения расположены между рабочей мерой, выполненной в виде многогранной призмы, и рбьв&« тнвом автоколлиматора, выполненным в виде вогнутого сферического зеркала, центр кривизны которого совмещен с осью врашения рабочей меры, а ось вдашеняя анализатора изображении совмещена с изображением центра кривизны вогнутого сферического зеркала. Источники ннформахшй, принзчтлв во аннмание при экспертизе: 1, Ронвометр , Описание, HHCIV. рукция н мэт«днка эЕсплуаташш tro ГОСТ 5.557-70. 2. Гониометр Оггасаннв яатрукойя и мвто|янка намерений по ГОСТ с с; с. т 7О

f5

/

tn.1