Способ измерения положения лазерного пятна и устройство для его осуществления

Способ измерения положения лазерного пятна и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к области технологии проведения монтажа роторных или иных машин и предназначено для измерения относительного положения осей валов (при проведении т.н. центровочных работ).

Известен способ проведения центровочных работ, заключающийся в измерении относительного положения валов (угловой и радиальной расцентровок) при помощи двух индикаторов часового типа (см. Фиг. 1), - метод обратных индикаторов, и расчета величин расцентровок и толщин корректировочных пластин по соответствующим формулам. При этом информативным параметром служат радиальные перемещения штоков индикаторов, считываемые визуально (Галеев А.С., Сулейманов Р.Н., Рязанцев А.В., Филимонов О.В. Вибродиагностика насосных агрегатов: справочное пособие. - Уфа: изд-во УГНТУ, 1997. - 135 с.).

Недостатком способа является необходимость «ручного» ввода показаний индикаторов в вычислительное устройство (калькулятор), что сопряжено с ошибками и ограничивает область применения системы.

Известен способ проведения замеров величин расцентровок при помощи лазерных когерентных источников света (http://www.fixturlaser.com/).

В известном способе с целью ускорения и упрощения предварительной настройки лазера на измерительную линейную светочувствительную матрицу, расположенную вертикально, разворачивают луч в линию в горизонтальной плоскости при помощи оптической системы, входящей в компоновку лазерного источника света.

Недостаток данного способа заключается в том, что в результате световой поток оказывается «размазанным» по всей длине линии, что ведет к ухудшению соотношения «свет лазера/свет от сторонних источников света» и, следовательно, к необходимости увеличения исходной мощности лазера. Последнее нежелательно, так как:

- возрастает токопотребление аккумуляторов и, соответственно, сокращается ресурс работы прибора в автономном режиме,

- наличие оптической системы для развертки луча усложняет конструкцию лазера,

- ведет к возникновению риска поражения органов зрения лазерным излучением.

Задачей изобретения является повышение надежности определения положения лазерного пятна линейной матрицей без повышения мощности излучения лазера и расширение области его применения.

Указанная задача решается тем, что в заявляемом устройстве развертка луча в горизонтальную линию производится отдельной оптической системой, входящей в компоновку приемного устройства (линейной матрицы) и представляющей собой ряд оптически прозрачных прилегающих друг к другу цилиндров.

Суть устройства. Сформированный в лазерном источнике узконаправленный луч попадает на оптическую систему, разворачивающую его в линию, перпендикулярную оси светочувствительной линейной матрицы. Благодаря расположению оптической системы в непосредственной близости от светочувствительной матрицы световой поток, падающий на матрицу, распределяется по существенно меньшей площади и освещенность (мощность на единицу площади) матрицы оказывается достаточной для конкурирования с естественным освещением (см. Фиг. 2).

Кроме того, лучи света от посторонних источников света, падающие под углами а, большими чем 50°, оказываются сильно ослабленными, т.к. коэффициент отражения k резко возрастает (см. Фиг. 3 и 4) по сравнению с коэффициентом отражения k для углов от 0 до 50°:

k=(n-n₀)/(n+n₀),

где n, n₀ - соответственно коэффициенты преломления стекла (цилиндра) и воздуха (n₀=1,000292 при нормальных условиях).

Заявляется приемное устройство (Фиг. 2) для измерения положения лазерного луча 3 линейной светочувствительной матрицей 6 в плоскости матрицы, состоящее из линейной светочувствительной матрицы, ряда оптически прозрачных прилегающих к друг другу цилиндров 4, располагающихся параллельно указанной матрице, обеспечивающих разворот луча в линию, перпендикулярную матрице, длина цилиндров l не меньше высоты матрицы h(l≥n).

Причем расстояние между оптической системой r и светочувствительной матрицей удовлетворяет следующему условию (см. Фиг. 3):

r≤10⋅R,

где R - радиус цилиндров оптической системы.

Источники:

1. Галеев А.С., Сулейманов Р.Н., Рязанцев А.В., Филимонов О.В. Вибродиагностика насосных агрегатов: справочное пособие. - Уфа: изд-во УГНТУ, 1997. - 135 с.

2. Сайт компании Fixtur-Lazer. - http://www.fixturlaser.com/.

3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Учеб. пособие: для вузов. В 5 т. 2-е изд., стереот. - М.: ФИЗМАТЛИТ; Изд-во МФТИ. 2002. - 784 с.

Приемное устройство для измерения положения лазерного луча линейной светочувствительной матрицей в плоскости матрицы, состоящее из линейной светочувствительной матрицы, ряда оптически прозрачных прилегающих к друг другу цилиндров, располагающихся параллельно указанной матрице, обеспечивающих разворот луча в линию, перпендикулярную матрице, длина цилиндров l не меньше высоты матрицы h (l≥h), а расстояние между ними r и светочувствительной матрицей зависит от радиуса R цилиндров r≤10⋅R.