Оптико-электронное устройство для измерения угла скручивания объекта

Оптико-электронное устройство для измерения угла скручивания объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение позволяет контролировать угол скручивания объекта, Целью изобретения является увеличение дальности измерения путем уменьшения угла отражения автоколлимационного пучка. Направляют излучение от фотоэлектрического автоколлиматора 1 на отражатель 9, перед которым располагают анаморфозную телесистему 8, выполненную из двух клиньев. Изображение квадратной марки 4 строят на многоэлементном ПЗС фотоприемника 7,. При повороте объекта совместно с ним поворачивается анаморфозная телесистема 8, что приводит к изменению формы и размера изображения марки 4 на фотоприемнике 7, по изменению пространственного положения которой вычисляют угол скручивания объекта. 10 ил,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

COUHAflHCTVMECHHX

РЕСПУБЛИН (19) (11) (S1) 4 С 01 В 11/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4225212/24-28 (22) 07.04.87 (46) 15.10.88. Бюл. )) 38 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) Д.10. Зубенко, И.А.Коняхин, Э.Д. Панков и А.Л. Андреев (53) 631.743(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 511520, кл. 0 01 В 11/26, 1974. (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА СКРУЧИВАНИЯ ОБЪ.-:

ЕКТА (57) Изобретение позволяет контролировать угол скручивания объекта, Целью изобретения является увеличение дальности измерения путем уменьшения угла отражения автоколлимационного пучка. Направляют излучение от фотоэлектрического автоколлиматора 1 на отражатель 9, перед которым располагают анаморфозную телесистему 8, выполненную из двух клиньев. Изображение квадратной марки 4 строят на многоэлементном ПЗС фотоприемника 7.. При повороте объекта совместно с ним поворачивается анаморфоэная телесистема 8, что приводит к изменению формы и размера изображения марки 4 на фотоприемнике 7, по изменению пространственного положения которой вычисляют угол скручивания объекта. 10 ил. Я

1 1430742 2

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения угла скручивания объекта при сборке и эксплуатации пространственно разнесенных изделий в машиностроении, энергетике и строительстве.

Целью изобретения является увеличение дальности измерения путем уменьшения угла отражения автоколлимационного пучка.,!

На фиг. 1 приведена оптическая схема устройства; на фиг. 2, 3 покаsana диафрагма и ее изображение в фокальной плоскости объектива автоколлиматора; на фиг. 4 показана телескопическая анаморфозная система; на фиг. 5-10 приведены виды изображений диафрагмы при разных угловых разворотах объекта.

Устройство содержит фотоэлектрический автоколлиматор 1, включающий источник 2 света, конденсатор 3, мар- 2 ку 4, светоделитель 5, объектив 6, фотоприемник 7 и блок обработки (не показан,, анаморфозную телесистему 8, выполненную из двух клиньев, и отражатель 9, предназначенный для скреп- 30 ления с контролируемым объектом (не показаны).

Марка имеет квадратную форму, диагонали которой расположены в мериI диональной и саггитальной плоскостях.

Фотоприемник выполнен в виде Maòрицы приборов с зарядовой связью (ПЗС).

Лнаморфозная телесистема установлена на половине выходного зрачка авто-коллиматора 1,и скреплена с отражателем 9.

Два клина анаморфозной телесистемы 8 установлены последовательно по ходу излучения таким образом, что углы падения f, и f (фиг,3) и прелом1 I ления Я,, Г. луча на первой преломляющей грани первого и второго клиньев равны нулю, углы отклонения пучка излучения после прохождения первого и второго клиньев имеют противоположные знаки.

Оба клина выполнены из материала с одинаковым показателем преломления и имеют равные по абсолютной величине преломляющие углы.

Угол Я,„ (фиг.3), определяющий взаимное положение двух клиньев по абсолютной величине, равен углу преломления »а второй поверхности первого клина..

О,г = Е -агсз .п{пв1пР), Устройство работает следующим образом.

Коллимированный пучок лучей, формируемый от марки 4 объективом 6 автоколлиматора, направляют на отражатель 9. Половина пучка проходит анаморфозную телесистему 8 в пря loM xo де излучения, а другая его половина в обратном ходе излучения от отражателя 9.

Световозвращенный от отражателя

9 пучок света объективом о автоколлиматора 1 проецируется на фотоприемник

7, где строятся изображения марки 4, трансформированные анаморфозной телесистемой d.

Считывание сигналов с элементов

?I3C-матрицы фотоприемника, 7 осуществляют последовательно от элемента к элементу и построчно, поэтому в блок обработки (не показан) подается дискретно сигнал в виде последовательности импульсов. В блоке обработки опрел деляют координаты л. и Y изображения

Угол поворота ср вычисляют из соотношения

1 I-X А+1

q = - агс со з (—.) (- - — )

2 т+у; j, 1 где А — коэффициент анаморфозы телесхопической анаморфозной системы, г

1-пг sin e

При повороте контролируемого объекта вместе с ним поворачиваются отражатель 9 и анаморфозная телесисте»а 8, Вследствие поворота главного сечения анаморфозной телесистемы 8 происходит изменение формы и размера изображения марки на фотоприемнике 7 (фиг. 4)

По пространственно ly положению изображения марки Hd фотоприемнике вычисняют угол поворота.

Формула и з о б р е т е н и я

Оптико †электронн устройство для измерения угла скручивания объекта, содежащее отражатель, предназначенный для скрепления с объектом, и фотоэлектрический автоколлильатор, включающий последовательно установленные источник света, конденсор, марку, светоделитель, обьектив, в фокусе которого установлена марка, а также фотоприемник, установленный в обратном ходе излучения от отражателя и рас5 положенный в фокальной плоскости обьектива, и электрически связанный с фотоприемником блок обработки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения дальности измерения, оно снабжено телескопической анаморфозной системой, выполненной из двух последовательно расположенных оптических клиньев, величина преломляющего угла 9 каждого из которых и угол

g между ними выбраны из соотношений A-1

В =агся л

An -1

6,, =arcsin(n sin8), 20!

430742 4 где A=z„/G, G= -Г2а; п показатель преломления стекла призм; — размер приемной площадки фотоприемника;

a — cTopoHa pea@parsbt, телескопическая система скреплена с отражателем, установлена на половине выходного зрачка автоколлиматора и ориентирована так, что ее первая по направлению излучения грань перпендикулярна оптической оси автоколлиматора, вершины оптических клиньев направлены в противоположные стороны и их главные сечения расположены в плоскости, параллельной диагонали марки, последняя имеет квадратную форму, а фотоприемник выполнен в виде фотоприемной матрицы.

1430742 фГ/P. Й7

ЩОРС

БНИИПИ Заказ 5330/40

Тираж 680 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4