Устройство для контроля отклонений объекта от опорного направления

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОТКЛОНЕНИЙ ОБЬЕКТА; ОТ ОПОРНОГО НАПРАВЛЕНИЯ , содержащее анализатор смещений , установленный на контролируемом объекте, и задатчик опорного направления , ot-разованный источником излучения с колиматором, в ходе лучей которого установлен сканатор, отличающееся тем, что, с целью обеспечения высокой точности при визуальном контроле, анализатор смещений выполнен в виде щелевой диафрагмы , размаценной перед линзой,.в фокальной плоскости которой расположен диффуэно-рассеивающий зкран, а сканатор настроен на частоту порядка 1215 Гц.с & (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) П1) ЗШ,G, 01 С 1/00// Q,01 С 5/00 //

// 4 01 С 15/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

l 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOl4V СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1

,1 (21) 3524809/18-10 (22) 22. 12. 82 (46) 23. 01. 84. Вюл. )) 3 (72) A ..М.Тилкин, В.A.Илюхин, A. Е. Здобннков, A.A.Àðåôüåâ и В.В.Тарасов (71) Московский ордена Ленина институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (53) 528,528(088.8) ,(56) 1. Методы н прибор высокоточных геодезических измерений в строительстве. М., Недра, 1976, с.248.

2; Грузинов В.В. и др. Лазерные геодезические приборы в строительстве . М., Недра, 1977, с.15-17.

3. Авторское свидетельство СССР

М 405017, кл. Q 01 В 11/14, 1974.

4. Авторское свидетельство СССР

9 742708, кл. G 01 С 1/00, 1977. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОТКЛОНЕНИЯ OBbEKTA: ОТ ОПОРНОГО НАНРАВЛЕНИЯ, содержащее анализатор смещений, установленный на контролируемом объекте, и задатчик опорного направления, образованный источником излучения с колиматором, в ходе лучей которого установлен сканатор, о т л и. ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения высокой точности при визуальном контроле, анализатор смещений выполнен в виде щелевой диафрагмы, размещенной перед линзой,.в фокальной плоскости которой расположен диффузно-раесеивающий экран, а сканатор настроен на частоту порядка 1215 Гц.

1068704

Изобретение относится к измери-

: тельной технике, а точнее к средствам контроля взаимного положения объектов, прежде всего протяженных при монтаже и строительстве.

Подобные устройства находят широкое примеиение при створных изме" рениях, когда створ или опорное направление задаются оптическим путем.

Известны устройства как для визуального, так и фотоэлектрического 10 контроля отклонений от опорного направления (13.

Известны устройства для визуального контроля, в которых опорное направление задается неподвижным лучом f5 лазера, а отклонение контролируется по положению светового пятна на экране со шкалой или рейки (2).

Такие устройства отягощены погреш. ностями субъективной оценки положения пятна, нестабильностью энергетического профиля по сечению светового пучка. Необходимо отметить также неблагоприятные условия работы опера. тора, осу цествляккцего визуальный контроль.

Известно также устройство для визуального контроля правильности расположения отверстий в деталях,,основанное на свойстве человеческого глаза воспринимать световые колебания с частотой мерцания, большей кри. тической (16 — 24 Гц), как непрерывное свечение (3).

Принцип построения этого устройства, хотя и не предназначенного для контроля отклонений от опорного направления, оказывается перспективным для целей визуального контроля °

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 40 устройство, в котором опорное направление задается при сканировании коллимированного светового пучка от источника света, например лазера.

На контролируемом объекте размещен 45 фотоэлектрический анализатор смещений, представляющий собой установленный за оптическим ножом фотоприемник, подключенный к электронной схеме обработки С4 3.

Однако условия, при которых проводится контроль, не всегда позволяют использовать фотоэлектрические устройства, требующие обеспечения стационарного стабилизированного 55 питания по всему створу. Поэтому сохраняется необходимость в развитии визуальных средств контроля при сохранении точностных характеристик фотоэлектрических устройств. 60

Цель изобретения состоит з обеспечении высокой точности при визуальном контроле.

Для достижения поставленной-цели в устройстве для контроля отклонений объектов от опорного направления, содержащем анализатор смещений, установленный на контролируемом объекте, и задатчик опорного направления, образованный источником излучения с коллиматором, в ходе лучей которого установлен сканатор, анализатор смещений, выполнен в виде щелевой диафрагмы, размещенной перед линзой, в фокальной плоскости которой раеположен диффузно-раасеивакиций экран, а сканатор настроен на частоту порядка 12 l5 Гц.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство состоит из источника

1 излучения, например, Не -Ме-лазера, коллиматора 2, сканатора 3, настроенного в частоту 12 — 15 Гц, и анализатора 4 смещений, выполненного в виде последовательно установленных щелевой диафрагмы 5,.линзы 6 и диф" фузионо-рассеивающего экрана 7, расположенного в фокальной плоскости линзы.

Световой пучок от источника 1 излучения коллимируется H сканируется параллельно самому себе.

Частота сканирования выбирается нескольно ниже критической частоты мелькания, воспринимаемои человеческим глазом, т.е. в пределах 12

15 Гц. Световой пучок попадает на анализатор 4, установленный на контролируемом объекте. При развертке светового пучка по диафрагме 5, ориентированной перпендикулярно к плоскости сканирования, световой поток фокусируется линзой 6 на диффузно-рассеивающем экране 7. Оператор BHpgTI светящееся пятно на экране. При совпадении оси сканирования светового пучка с центром щели анализатора происходит амплитудная модуляция светового потока с частотой, удвоенной по отношению к частоте сканирования, т.е. порядка 24

30 Гц. Такие мерцания воспринимаются оператором, как немигающее постоянно светящееся пятно. В случае несовпадения оси сканирования с центром щелевого анализатора в амплитудномодулированном световом потоке появляется составляющая с частотой сканирования, амплитуда которой возрастает с увеличением рассогласования между осью сканирования и центром щелевого анализатора. Эта составляющая имеет частоту мельканий, меньшую чем критическая, что воспринимается оператором как мигающее световое пятно на диффузно-рассеивающем экране. Следует отметить, что постоянно .светящееся (без мерцаний) пятно можно наблюдать только в одном случае - при удвоении частоты

10В8 04

Составитель Ю.Ферштман

Редактор Н.Лазаренко Техред В.Далекорей Корректор И.Эрдейи

Заказ 11444/33 Тираж 591 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 модуляции светового сигнала, по сравнению с частотой сканирования. По.— этому положение щелевой диафрагмы визуального анализатора, при достижении данного светового эффекта,. является отсчетным нуль-индексом, кроме того, чувствительность глаза к распознаванию мелькающего и немелькающего светового пятна весьма высока, что позволяет получать результаты измерений, из которых практически исключена субъективная погрешность оператора и имекщие малую погрешность по сравнению с известными визуальными устройствами.

Непосредственно процесс измерения непрямолинейности осуществляется при помощи подвижки анализатора, имеющего направлякщую 8 в плоскости, совпадающей с плоскостью сканирования, которая снабжена отсЧетным индикатором 9. Оператор, наблюдая за характером свечения пятна на диффузно-рассеивающем экране, перемещает анализатор до тех пор, пока светящееся пятно на экране перестает мелькать, что соответствует удвоению частоты модуляции светового потока, затем по индексу отсчетного индика тора 9 фиксирует отсчет величины смещения контролируемого объекта относительного опорного направления.

Высокая точность контроля обеспечивается за счет исключения субъективных оценок оператора при определенни характера свечения светового . пятна на диффузно-рассенваккаем экране и в следствие высокой чувствительности человеческого глаза к распознаванию мелькающего и немелькающего светового пятна.

При многократных измерениях оператору не приходится напрягать зрение, совмещая световое пятно с отсчетными lO индексами, а лишь наблюдать за характером свечения светового пятна. Введение диффузно-рассеивакщего экрана исключает непосредственное, нежелательное попадание светового потока 5 в глаз оператора, вследствие значительного его ослабления и рассеивания. Установка такого экрана в фокальной плоскости линзы устраняет (нежелательные при наблюдении) линейные смещения светового пятна по плоскости экрана.

По данным проведенных Полевых испытаний среднеквадратическая погрешность измерения непрямолинейности не превысила 0,05 мм на створе дли ной 50 м. Практически идентичные результаты были получены несколькими операторами (в экспериментах принимало участие 5 человек). Наибольшая чувствительность достигалась при подборе ширины щели щелевого анализатора, равной диаметру коллимированного лазерного пучка и амплитуде сканирования, равной ширине щели.