Устройство для контроля линейных размеров

Устройство для контроля линейных размеров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности контроля - достигается за счет обеспечения равномерной скорости перемещения светового пучка. Излучение от источника света, например лазера, отразившись от системы плоских зеркал, падает на вращающуюся зеркальную призму. Отраженный от призмы пучок проходит через объектив, конструктивные параметры которого выбраны так, что выполняется соотношение S<SB POS="POST">П</SB>=4F<SP POS="POST">1</SP>+3R/12F<SP POS="POST">1</SP>, где S<SB POS="POST">П</SB> - вторая сумма Зайбеля объектива, F<SP POS="POST">1</SP> - фокусное расстояние объектива, R - радиус вписанной в многогранник окружности, и с равномерной скоростью сканирует пространство контролируемых объектов. С помощью фотоэлектронного приемного блока регистрируется время прерывания пучка и определяется контролируемый размер. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1479821

А2 (51) 4 G 01 В 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР. (61) 1142732 (21) 42960 15/24-28 (22) 14.08.87 (46) 15,05.89, Бюл. 9 18 (71) Московский институт инженеров геодезии., аэрофотосъемки и картографии (72) А.Б. Лысов (53) 531.715.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1142732, кл. G 01 В 11/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения повышение точности контроля — достигается за счет обеспечения равномер1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности в системах активного контроля диаметра проволоки и изделий волоконной оптики при их изготовлении.

Цель изобретения — повышение точности контроля путем достижения равномерной скорости перемещения светового пучка в пространстве контролируемого объекта.

На фиг. 1 представлена схема устройства, работающего с параллельным пучком лучей; на фиг. 2 — схема устройства, работающего со сходящимся пучком лучей.

Излучение лазера 1 системой плоских зеркал 2 и 3 направляется вдоль оптической оси объектива 4. Пройдя ной скорости перемещения светового пучка. Излучение от источника света, например лазера, отразившись от системы плоских зеркал, падает на вращающуюся зеркальную призму. Отраженный от призмы пучок проходит через объектив, конструктивные параметры которого выбраны так, что выполняется соотношение S; = 4f + 3R/12f, где S,-,— вторая сумма Зейбеля объектива, fo— фокусное расстояние объектива, R— радиус вписанной в многогранник окружности, и с равномерной скоростью сканирует пространство контролируемых объектов. С помощью фотоэлектронного приемного блока регистрируется время прерывания пучка и определяется контролируемый размер. 2 ил.

2 объектив 4,световой пучок фокусирует- в ся и попадает на грани вращающейся ф призмы 5. Отражаясь от последней, 3 световой пучок проходит в обратном р направлении через объектив 4. Поскольку сферическая аберрация объектива 4 равна по величине и противоположна по знаку дефокусировке, вносимой вращающейся призмой 5, независимо от угла d поворота последней, световой пучок в измеряемом пространстве, т.е. между объективом 4 и ре-. гистрирующей системой 6, перемещается параллельно самому себе и пере- ) секает объект 7, Фотоэлектрическая регистрирующая система 6 формирует электрический сигнал, длительность которого прямо пропорциональна размеру измеряемого объекта 7.

1479821

4f

Q (8) (6) = f s 6/sin 6, (2) 0 12Жз3.пг о (9) 2 R

S = — - — + ——

6-6г 4йо (10) (3) d f 6-sin C

sin c

4Х о+ 3R

Я

Lt 12f (4) д дг р г о (5) f I о

Положение оси пучка в измеряемом пространстве в зависимости от угла с(поворота призмы 5 представляется функцией:

f (6) з1п 6 = f (6) sin2 d, (1) где d — - угол поворота призмы 6;

6 — апертурный угол, равный 2с(;

f (6) -- фокусное расстояние объектива 4 для луча, образующего с оптической осью угол 6.

Для достижения линейной скорости перемещения светового пучка в измеряемом пространстве конструктивные параметры объектива должны обеспечивать изменение его фокусного рас( стояния f (с) по закону: где f — параксиальное фокусное расI стояние объектива 4.

Величина (б) может быть предс/ тавлена как

Заменяя в (2) f (Ь) его значением (3), получают

Равенство (4) представляет собой условие, которому должен удовлетворять объектив 4 устройства с линейной скоростью перемещения светового пучка в измеряемом пространстве.

Учитывая, что величины рабочих углов 6 невелики (Ь О, 1), отступление Af /Г от условия синусов объ- ектива 4 может быть представлено приближенным равенством

I C

В то же время отступление df /f q от условия синусов может быть представлено как

AS 1

+ — S sinã5 (6) а 2

I где Д S — продольная сферическая аберрация, соответс твующая апертурному углу Ь;

$ О вторая сум а Зеибеляр характеризующая кому объектива.

Продольная сферическая аберрация объектива

Д $ = -0,5f, Seisin Б, (7) где S — первая сумма Зейбеля объек1 тива, вычисленная в обратном ходе.

Величина S > из условия компенсации дефокусировки, вносимой вращающейся призмой 5, равна

Подставляя это значение S z в равенство (7), получают

С учетом последнего равенство . (6) может быть представлено в виде

Пренебрегая величиной 6 (Ьг а 0,1)

30 в знаменателе первого члена правой части равенства (10), получают

Равенство (11) устанавливает взаимосвязь конструктивных параметров объектива 4 с размерами призмы 5, при удовлетворении которой в устройстве обеспечивается линейная скорость

Щ перемещения светового пучка в измеряемом пространстве.

Выполнение лазерного измерительного устройства не только упрощает обработку и преобразование сигнала, вырабатываемого фоторегистрирующей системой, но и исключает ошибку. измерения, вызываемую нестабильностью положения измеряемого объекта 7 относи-. тельно оси.

Лазерное измерительное устройство (фиг. 1) использует для сканирования параллельный световой пучок. Такого же эффекта (параллельного сканирования с линейной скоростью) можно достичь и при сфокусированном в измеряемом в пространтсве световом пучке. Поэтому в устройстве (фиг. 2) зеркало 3 размещено между объективом 4 и призмой 5. В этом случае в

1479821 целью повышения точности контроля, объектив выполнен так, что его конструктивные параметры удовлетворяют условию

4fg+ 3R

S-=

12f< где S;10 формула изобретения

Устройство для контроля линейных размеров по авт.св. 11 - 1142732, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с

Составитель М. Минин

Редактор Л. Пчолинская Техред М.Ходанич Корректор Т.Бугренкова

Заказ 2534/4 1 Тираж 684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5, Производственно-издателвский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 измеряемом пространстве сканирование осуществляется сходящимся лазерным пучком, что позволяет повысить крутизну фронтов информационных сиг5 налов, вырабатываемых фоторегистрирующей системой 6. При этом повышается точность определения времени, а значит и точность измерения. вторая сумма Зейбеля объектива; фокусное расстояние объектива; радиус вписанной в многогранник окружности.