Фотоэлектрическое устройство для контроля непрямолинейности Советский патент 1982 года по МПК G01B11/24 G02B5/04 

(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НЕПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для контроля непрямолинейностй и неплоскосткости в приборо- и машиностроении, строительстве и т.д.

Известен.фотоэлектрический прибор для контроля непрямолинейности, содержащий коллиматор и фотоприемник, установленные по разные стороны контролируемых направляющих, и прямоугольную призму, установленную гипотенузной гранью на каретке, перемещающейся по контролируемым направляющим ll.

Недостатком этого прибора является влияние на его точность помех, обусловленных турбулентностью воздущного тракта.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является фотоэлектрическое устройство для контроля непрямолинейности, содержащее последовательно устанавливаемые вдоль контролируемых направляющих коллиматор, каретку с оптическим

блоком, объектив, координатно-чувствительные приемники излучения и электронный блок обработки информации, подключенный к выходам координатно-чувстви- тельных приемников f 2.

Однако в этом устройстве погрещность из-за турбулентности также устраняется неполностью. Кроме того, устройство содержит сложный электронный тракт.

Цель изобретения - повыщение точно10сти измерений.

Эта цель достигается тем, что прибор снабжен отражателем, свободно подвещенным на каретке в ходе- излучения между коллиматором и оптическим блоком под

15 углом 45° к оптической оси коллиматора и кед входной гранью оптического блока, выполненного с возможностью расщепления пучка излучения на два зеркальносимметричных пучка с различным спект20ральным составом, спектральным светоделительным блоком, установленным перед приемниками излучения и выполненным в виде светоделительной пластины с двумя избирательными светс4)ильтрами, полоса пропускания каждого из которых согласована со спектральным составом соответствующего пучка лучей от оптического блока. При; этом оптический блок может быть выполнен в виде пентапризмы, склеенной из усеченной призмы Шмидта и прямоугольной призмы, одна из катетных граней которой является входной гранью оптического блока, другая катетная грань является выходной гранью, гипотенузная грань, прилегающая к призме Шмидта, .полупрозрачна, а спектральная полоса от ражения полупрозрачного покрытия прямо угольной призмы не совпадает со спектральной полосой пропускания материала призмы Шмидта. На; чертеже изображена функциональная схема устройства. Устройство содержит последовательно расположенные вдоль контролируемых напрявляющих 1 коллиматор 2, каретку 3, отражатель 4, например зеркало, свободно подвешенное на стойках каретки 3 на пути пучка лучей от коллиматора 2 над оптическим блоком 5, выполненным в виде пентапризмы, составленной из склеенных между собой прямоугольной призмы со светоделительной гипотенузной гранью и усеченной призмы Шмидта, и закрепленным на каретке 3, приемного фотоэлектрического устройства, -Содержащего объектив б, полупрозрачную пластину 7, два избирательных светофильтра 8, один из которых установлен на пути пучка лучей, отраженного от пластинки 7, а другой на пути пучка, прошедшего через нее, два координатно-чувствительных фотоприемника 9 излучения с различными спектральными характеристиками, установленные в фокальной плоскости объектива 6, электронный блок обработки информации, содержащий усилители Ю, подключенные .к выходам фотоприемников 9, и схему 11 сравнения, подключенную к усилителям 10 Зеркало 4 расположено под углом 45 к оси падающего на него пучка лучей над входной гранью пентапризмы. Материал полупрозрачного покрытия прямоугольной призмы выбран со спектральной полосой отражения, не совпадающей со спектральной полосой пропускания материала призмы Шмидта. Вместо полупрозрачного покрытия можно использовать зеркальное покрытие, нанесенное кольцами или полосами на гипотенузную грань и занимающее половину ее площади. Полоса пропускания каждого из избирательных светофильтров 8 согласована со спектральным составом соответствующего зеркально-симметричного пучка лучей от пентапризмы 5. Толщины светофильтров 8 выбираются из условияравенства сигналов с обоих приемников 9 излучения. Вместо пентапризмы 5 возможно использование и других оптических блоков для раздвоения пучка лучей на два зеркально-симметричных пучка с различным спектральным составом, например зеркального блока с зеркалами, расположенными как у призмы Шмидта. Устройство работает следующим образом. При наклонах каретки 3, перемешающейся вдоль контролируемых направляющих 1, зеркало 4 всегда составляет угол 45°. с осью падающего на него пучка лучей, поэтому ось отраженного зеркалом 4 пучка нормальна к оптической оси объектива. Пентапризма 5 при наклонах каретки раздваивает падающий на нее параллельный лучок лучей на два пучка с различным спектральным составом. В плоскости одного приемника 9 излучения фокусируется изображение диафрагмы коллиматора, сфорMnpoBajiHoe лучами, отраженными от гипотенузной грани прямоугольной призмы, а в плоскости другого приемника 9 - изображение, сформированное лучами, прошедщими через пентапризму 5. Как следует из свойств пентапризмы 5 изображение, сформированное лучами, прощедщими через нее, отклоняется от оптической оси объектива 6 на угол, обусловленный только действием турбулентности воздущного тракта между пентапризмой 5 и объективом 6, не зависящий от угла поворота пентапризмой 5, выаыванного наклоном каретки 3. Изображение,сформированное лучами,, отраженными от гипотенузной грани прямоугольной призмы, испытывает угловое отклонение, равное сумме двух углов - удво энного утла наклона каретки 3, леремещ,а- ющейся вдоль направляющи;, и угла, обусловленного действием турбулентности. Схема 11 сравнения формирует сигнал, пропорциональный разности сигналов с обоих приемников 9 излучения. В результате выходной сигнал является свободным от действия турбулентности воздушного тракта и пропорционален только величине непрямолинейности контролируемых направляющих 1. При значительном перемещении каретки 3 относительно коллиматора 2 в целях исключения влияния турбулентности воздушного тракта между ними возможно подвешивание коллиматора 2 на стойках, укрепленных на карбтке 3, и помещение коллиматора -2 с отражателем 4 в ваку- умированную трубу. Формула изобретения I. Фотоэлектрическое устройство для контроля непрямолинейности профиля направляющих, содержащее последовательно устанавливаемые вдоль контролируемых направляющих коллиматор, каретку с опт ческим блоком, объектив, координатночувствительные приемники излучения, и электронный блок обработки информации, подключенный к выходам координатно- чувствительных приемников, отличающееся тем, что,сцелью повышения точности измерений, он снабжен отражателем, свободно подвешенным на каретке в ходе излучения между коллиматором и оптическим блоком под углом 45 к оптической оси коллиматора и над Входной гранью оптического блока оптический блок выполнен с возможностью расщепления пучка излучения на два зеркально-симметричных пучка с различным спектральным составом, спек ральным светоделительным блоком, установленным перед приемниками излучения и выполненным в виде светоделительной пластины с двумя избирательными светофильтрами, полоса пропускания каждого из которых согласована со спектральным составом соответствующего пучка лучей от ойтического блока. 2. Устройство по п. 1,отличаю щ е. е с я тем, что оптический блок выполнен в виде пентапризмы, склеенной из усеченной призмы Шмидта и прямоугольной призмы, одна из катетных граней которой является входной гранью оптического блока, другая катетная грань является выходной гранью, гипотенузная грань, прилегающая к призме Шмидта, полупрозрачна, а спектральная полоса отражения полупрозрачного покрытия гфямоугольной призмы не совпадает со спектральной полосой пропускания материала призмы Шмидта. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Левин Б. М. и др. Фотоэлектрические устройства для контроля прямолинейности профиля поверхности. ОМП, 1971, № 8, с. 60. 2.Авторское свидетельство СССР № 641274, кл. Q 01 В 11/30, 1979 (прототип).