Устройство для измерения углов поворота объекта

 

(il) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ ПОВОРОТА

ОБЪЕКТА

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения углов поворота объекта в машино- и авиастроении, Известно фотоэлектрическое устройство для измерения угловых разворотов, 5 содержащее коллиматор, источник излуче ния, расположенный в афокальной плоскости объектива коллиматора, следяшую,систему, фотоприемник, который расположен в фокусе объектива коллиматора, датчик угла, электрически связанный со следящей системой и источником излучения, а также измерительный прибор, устанавливаемый на измеряемом объекте и включаю1пий объектив, слепящую ситему и датчик угла flJ

Недостатком данного устройства является незначительный диапазон измеряемых углов. го

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройся во для измерения углов поворота объекта, содержащее источник излучения и последовательно расположенные по ходу его лучей коллиматор с маркой, отражательную призму, телескопическую систему, жестко связанную с призмой и имеющую увеличение, близкое к единице, компенсатор, выполненный в виде второй телесксьпической системы, расположенной таким образом, что общее увеличение телескопической системы и компенсатора равно единице, и объектив (2).

Недостатком известного устройства является низкая производительность измерений, обусловленная визуальным спо собом регистрации углов поворота объекта.

Бель изобретения — повышение производительности измерения при сохранении диапазона измеряемых углов.

Бель достигается тем, что устройство для измерения углов поворота объекта снабжено лимбом, жестко соединенным с компенсатором, установленным с воэмсвк.ностью вращения вокруг оси, перпендикулярной оптической оси устройства, узлом

3 10 считывания, фотоприемным блоком, оптически сопряженным с маркой, датчиком исходного положения кампенсатора и счетчиком импульсов, входы которого электрически соединены соответственно с выходами датчика исходного положения компенсатора, узла считывания и фотоприемного блока, лимб и узел считывания образуют датчик угла разворота компенсатора, а датчик исходного положения ком- щ пенсатора установлен таким образом, что нормаль к его центру составляет с плоскостью, образованной оптической осью устройства и осью вращения лимба, угол ф,, выбираемый из условия 1$

Б

g, - — + p где g — максимально возможный угол поворота объекта; 20 — угол между плоскостями, образованными оптической осью компенсатора и осью вращения лимба, и осью врашения лимба и индексом, нанесенным на лимбе. 2$

На чертеже представлена принципиаль.ная схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения углов поворота объекта содержит источник 1 излучения; коллиматор 2 с маркой 3; стра- $0 жательную призму 4, устанавливаемую на контролируемом объекте 5, при этом половина гипотенузной грани призмы 4 перекрыта жестко соединенной с ней телескопической системой 6; компенсатор 7, 3$ выполненный также в виде телескопической системы; датчик 8 угла разворота компенсатора 7, состоящий из лимба 9, установленного с воэможностью непрерывного вращения вокруг аси, перпендикулярной оптической оси устройства, индекса 10, и узла 11 считывания; датчик 12 исходного положения компенсатора 7р объектив

13, в фокальной плоскости которого расположена диафрагма 14, оптически сопряженная с маркой 3; фотоприемный блок 15 и счетчик 16 импульсов, электрически соединенный с выходами датчика 12 исходного положения, узла 11 считывания и фотоприемного блока 15.

Устройство работает следующим. обра$0 зом.

Излучение источника 1, преобразованное коллиматором 2 в пучок параллельных лучей, направляется на отражательную призму 4, установленную на объекте

5, и проходит через открытую половину гипотенузной грани отражательной призмы 4. После двукратного отражения от

02833 4 катетных граней отражательной призмы 4 световой поток попадает на телескопическую систему 6 и отклоняется ею на малый угол (/, при изменении углового положения объекта 5 относительно на-. чального (нулевого) положения. Угол g примерно в 1/Г-1 раэ меньше угла поворота объекта (, где Г - увеличение телескопической системы. Излучение после телескопической системы 6 попадает на компенсатор 7, представляющий собой телескопическую систему, идентичную те- . лескопической системе 6.

При развороте компенсатора 7 вокруг

oem,ïåðïåíäèêóëÿðíîé оптической оси устройства, в плоскости расположения диафрагмы 14 происходит смещение изображения марки 3, Угол разворота компенсатора 7 определяется с помощью датчика 8 угла разворота компенсатора 7, состаящего из лимба 9, жестко связанного с компенсатором 7, и узла 11 считывания, путем подсчета в счетчике 16 числа импульсов, соответствующих числу штрихов лимба, прошедших через центр узла 11 считывания, При этом счетчик

16 запускается импульсом, вырабатываемым датчиком 12 исходного положения компенсатора 7 при прохождении через его центр индекса 10, нанесенного на лимбе 9. Сигнал остановки счета вырабатывается фотоприемным блоком 15 в момент совпадения центра изображения марки 3 с центром диафрагмы 14, т.е., когда оптическая ось компенсатора 7 станет параллельной оптической оси телескопической системы 6.

Таким образом, ддя определения угла ориентащпи объекта относительно некототорого направления, принятого за исходное для компенсатора 7, достаточно умножить число сосчитанных импульсов на цену деления лимба. Разность двух углов ориентации объекта 5, определенных таким образом, представляет собой угад разворота объекта.

За время разворота компенсатора 7 на 360О перед диафрагмой 14 проходит два иэображения марки 3. При этом фотоприемный блок 15 вырабатывает два импульса, один из которых, соответствуюший общему увеличению телескопической системы компенсатора 6 и компеисатора

7, равному Г, является ложным, так как кампенсатар 7 развернут в противоположную сторону по сравнению с разворотом объекта 5, S 1002833

Чтобы исключить срабатывание счет- Ф о чика 16 от ложного" импульса, т.е. чтобы обеспечить работу устройства при не- У прерывном вращении компенсатора 7, рота датчик 12 исходного положения компен- s чени сатора выполнен с возможностью уста- ло х новки его таким образом,что отр стройство дпя измерения углов повообъекта, содержащее источник иэлуя и последовательно расположенные оду его лучей коллиматор с маркой, ажательную призму, телескопическую систему, жестко связанную с призмой и имеющую увеличение, близкое к единице, компенсатор, выполненный в виде телескопической системы, расположенной таким образом, что общее увеличение телескопической снстемы и компенсатора равно единице, и объектив, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью повышения производительности измерения, оно снабжено лимбом, жестко соединенным с компенсатором, установленным с возможностью вращения вокруг оси, перпещщкулярной оптической оси устройства, узлом считывания, фотоприемным блоком, огггггчески сопряженным с маркой, датчиком исходного положения и счетчиком импульсов, входы которого электрически соединены соответственно с выходами датчика исходного положения компенсатора, узла считывания и фотоприемного блока, лимб и узел считывания образуют датчик углового разворота компенсатора, а датчик исходного положения компенсатора установлен таким образом, что нормаль к его. центру составляет с плоскостью, образованной оптической осью устройства и осью вращения лимба, угол оС, выбираемый из условия

2 где

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

M 7S4203, кл. Ц 01 В 11/26, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

34 853381, кл. Ij 01 В 11/26, 1981 (прототип). где Ж вЂ” угол между оптической осью устройства и плоскостью, проходящей через ось вращения лимба 9 и центр датчика 12 исходного положения компенсатора 7;

1 — угол между оптической осью компенсатора 7 и плоскостью, проходящей через ось вращения лимба 9 и индекс 10, нанесенный на лимбе 9;

1 — максимально возможный угол поворота объекта 5.

При этом условии остановка счета импульсов счетчиком 16 происходит по первому, истинному импульсу, соответствующему положению компенсатора 7, при котором общее увеличение двух телескопических систем равно единице.

Ложный импульс не может повлиять на 30, . работоспособность устройства, так как он, благодаря укаэанному способу размещения датчика 12 исходного положения компенсатора 7, всегда поступает на счетчик после истинного импульса, который, поступая на вход остановки счета счетчика 16, останавливает счет импульсов. С приходом следующего импульса or датчика 12 исходного положения компенсатора 7 измерительный цикл повторяется.4й

Производительность измерений с помощью устройства определяется в основном скоростью вращения компенсатора 7 и инерционностью фотоприемников и электронных элементов, поэтому может быть достаточ-<> но высокой. Положительный эффект состоит в повышении производительности за счет автоматизации процесса измерения углового положения контролируемого объекта, а использование в устройстве телескопических систем с малым увеличением поэволяет сохранить большой диапазон измеряемых углов.

6 рмула изобретения

У вЂ” 3, — максимально возможный угол поворота объекта;

1 — угол между плоскостями, образованными оптической осью компенсатора и осью вращения лимба, и осью вращения лимба и индексом, нанесенным на лимбе.

1002833

ВНИИПИ Заказ 1529/1 9 Тираж 600 Подписное

Фипиап ППП Патент, г. Ужгороа, уп. Проектная, 4