Способ дистанционного определения пространственного положения плоскости

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении параметров вибраций , колебаний и малых смещений рабочих поверхностей механизмов. Цель изобретения - повьшение точноефиг2 (Л со СП Oi 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК )

504 С 01 В 21 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4082419/24-28 (22) 07.07.86 (46) 15.12 ° 87. Бюл. 1Ф 46 (7 1) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Г.В.Меркиюин (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 528446, кл. С 01 В 11/14, 1974.

Л0„„1359674 А1 (54) СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ

ПЛОСКОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении параметров вибраций, колебаний и малых смещений рабочих поверхностей механизмов.

Цель изобретения — повышение точнос135 ти измерений за счет высокой чувствительности интенсивности света в интерференционной картине. Интерфе«ренционная картина образуется тремя световыми пучками, отраженными от трех отражателей 2, 3, 4 с разными коэффициентами отражения, закрепленных на контролируемой плоскости 5, В плоскости анализа определяются амплитуды, частоты и фазы пространственных гармоник в распределении интенсивности излучения, зафиксированного с помощью взаимно перпендикулярных линеек 6 и 7 фотодетекторов. Положение контролируемой плоскости опреде9674 ляется по координатам меньших отражателей 3 и 4 относительно отражателя 2 с большим коэффициентом отражения, которые связаны с частотами и фазами трех пространственных гармоник, формируемых сигналами от различных пар отражателей. Путем сравнения возможных комбинаций взаимных положений отражателей выделяется комбинация, удовлетворяющая системе параметров трех зарегистрированных пространственных гармоник. Координаты отражателей 3 и 4 фиксируются регистратором 29 и блоком 30 и регистраторами 32 и 36. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении параметров вибраций, колебаний и малых смещений рабочих поверхностей механизмов.

Целью изобретения является повышение точности измерений пространственного положения плоскости за счет высокой чувствительности распределе" ния освещенности в интерференционной картине, образованной тремя световыми пучкамй, отраженными от отражателей, расположенных на плоскости, к пространственному положению. плоскости.

На фиг. 1 показано относительное расположение отражателей, точки О наблюдения и используемой системы координат, на фиг. 2 — схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

На плоскость, положение которой нужно контролировать, устанавливают три оптических отражателя: первый, второй и третий, не лежащие на одной прямой и имеющие разные коэффициенты отражения. Коэффициент отражения первого отражателя больше коэффициента отражения второго отражателя, а коэффициент отражения второго больше коэффициента отражения третьего.

Когерентный оптический сигнал излучается в направлении указанных отражателей. В месте приема отраженных сигналов в плоскости анализа, котоI = 2A

1p + 2А<А соз(< < < ),з ) +

+ 2AàAçcos(g — (у, ), Для зоны Фраунгофера

2Ак А,„со 3 (< к 7щ ) Е В В " Хи Х

- г<, (i< +

20 (2) амплитуда поля в области отражателей коэффициенты отражения k-ro и ш-го отражателей длины волны излучения, расстояние .от плоскости анализа р 0 до области установки отражателей, 2%i

Х, Х, Y Y координаты k-ro u m-го отражателей, координатные оси Х и Y перпендикулярны оси Z и пагде Е—

Вкввт30

2 рая перпендикулярна линии визирования, анализируют распределение интенсивности сигнала, переменная (в пространстве) составляющая которого представляет линейную сумму трех пространственных гармоник: раллельным осям )((и со ответственно, SZ.„ — расстояние между k-м и m-м отражателями в направлении оси Z (фиг. 1).

В соответствии с условием

В„ Вг ) В, как видно из (1), переменная составляющая I содержит три пространственные гармоники: (2. И 2 Э

Анализируя распределение интенсивно сти излучения в плоскости ц можно выделить (н апример, ме тодами . цифровой фильтрации) гармоники G (2, G,, С 2, а также их составляющие по о,сям р и 3а :С С,2y G1, )1(р

G 2 (((G» По фазам гармоник q 1<

= 2М2„„, определяется расстояние между k-м и m-м отражателями в направлении оси Z: (1 Z По периодам составляющих гармоник в направлении осей ))(и

Т

Ъ

luxm m/XK Х /

/У Y/

С, = 2А(Агсоз((1), — Vz ) I, coos g, С,з = 2А, А со з (() 1 — (1, ) I,z cos ()2,, р

G 2з 2Az A зco s (()2, — (tz )

os Vz, причем в соответствии с (3) 1359674

4 равляющие косинусы, которые не изменяются при отражении точки (р 9 )

1 Zx 2 в точке ((„ 91 ), а не абсолютное положение контролируемой плоскости в пространстве, если же()(, =()

1((12 12 то знаки у |uz и ) должны быть разные., „ (3) По значениям /Х (— Х / и /Y<, 10. — Y > / определяются относительно точки (1((= О, 1) = --0) два возможные положения малого отражателя (p

0 ) и (,, ), причем 11(" = (1) (z0 (пъ (и) Д - (rf)

У

Пб значениям /Х вЂ” Х / и /Y г z — Y,/ определяются относительно точки (р„ ) ) два возможные положения малого отражателя ()(((и), (и ) ) и (Iy) (gy)

Из четырех полученных значений по каждой координате (р(— (i щ ()y) ч — -) ) выбираются два ближайших э или совпадающих, которые являются координатами малого отражателя (((, 25

vq). Полученные три точки ()Ц1, 1 ), (l()» 9 ), (pq> ) хаРактеРизуют . положение контролируемой плоскости в пространстве.

Устройство для осуществления пред30 лагаемого способа (фиг. 2) работает следующим образом.

Когерентное излучение источника 1 попадает на три отражателя 2, 3 и 4, соответственно первый, второй и тре35 тий не лежащие на одной прямой и установленные на контролируемой плоскости 5. В плоскости анализа, перпендикулярной направлению прихода отраженных отражателей сигналов, 40 расположена крестообразная фотоэлектрическая приемная структура в виде двух взаимно перпендикулярных линеек 6 и 7, соответственно, квадратичных фотодетекторов с достаточно

45 большим числом элементов.

I можно найти расстояние между отражателями /Х „— Х / и /Y„- Y /.

Еспи изображение большого отражателя расположить в точке пересечения осей (ц и 0, т.е. )ц1 = О, 11 = О, то по значениям /Х, — Хг/ и /7, — Y / можно определить положение среднего отражателя относительно большого.

Здесь возможны два случая: если(„ =

=4 12, то координаты р и 42 (/мг/ =

/Х, — Xz/, /42/ = /Y, — Ъ,/) рутся с одинаковым знаком — любым, так как необходимо знать только напВыходные сигналы линеек 6 и 7 поступают на аналого-цифровые преобразователи 8 и 9, выходы которых соединены с цифровыми фильтрами 10 и 11, На выходе цифровых фильтров

10 и 11 появляются коды числовых значений амплитуды, частоты и фазы каждой из составляющих (в направлении

55 соответствующей линейки фотодетекторов) трех пространственных гармоник, образованных в плоскости линеек в результате интерференции сигнапов от отражателей 2, 3 и 4. Выходные сиг5 13 налы цифровых фильтров 10 и 11 поступают на селекторы-коммутаторы 12 и 13, в которых происходит разделенйе гармоник по амплитудам на первую, вторую и третью и коммутация кодов числовых значений частоты и фазы составляющих пространственных гармоник на регистры 14 и 15, 16 и 17, 18 и 19, соответственно, сильной, второй и третьей гармоник линейки 6 и на регистры 20 и 21, 22 и 23, 24 и 25, соответственно, первой, второй и третьей гармоник линейки 7. В регистрах 14 и 20 фиксируются расстояния между первым и вторым отража" телями по осям линеек 6 и 7 соответственно, которые пропорциональны частотам составляющих первой гармоники по этим осям. В регистрах 15 и 21 фиксируются фазы составляющих первой гармоники по осям линеек 6 и 7 соответственно, которые пропорциональны расстоянию между первым и вторым отражателями вдоль направления прихода отраженных сигналов.

Аналогично в регистрах 16, 22 и

18, 24 фиксируются расстояния пропорциональные частотам составляющих, соответственно, средней и слабой . гармоник по этим осям.

В регистрах 17, 23 и 19, 25 фиксируются фазы составляющих, соответственно, средней и слабой гармоник по осям линеек 6 и 7 соответственно, которые пропорциональны расстоянию, соответственно, между большим и малым, средним и малым отражателями вдоль направления прихода от- . раженных сигналов.

К выходам регистров 15 и 21, 17 и 23, 19 и 25 подсоединены блоки 26, 27 и 28 сравнения, соответственно, в которых происходит сравнение фаз, зафиксированных в этих регистрах.

Если фазы одного знака, то на выхо-. де блока сравнения появляется положительный сигнал, если фазы разных знаков, то сигнал будет отрицательным.

К выходам регистров 14 и 20 подсоединен регистратор 29, на который, кроме того, подается сигнал с выхода блока 26 сравнения. При положи- тельном сигнале на выходе блока 26 сравнения относительные (относительно большого отражателя) координаты второго отражателя с регистров 14 и

20 фиксируются в регистраторе 29 с

59674

6 одинаковым знаком (любым),. при отрицательном сигнале — с противоположными знаками. К выходу регистров

15 и 21 подсоединен блок 30 усреднения, в котором происходит усреднение по модулю выходных сигналов регистров 15 и 21 и фиксация расстояния между первым и вторым отражателями вдоль направления прихода отраженных сигналов.

Выходы блоков 27 и 28 сравнения подсоединены к блоку 31 сравнения, на который, кроме того, подаются сигналы с регистров 16, 22 и 18, 24.

Если с выхода блока 27 сравнения .идет положительный сигнал, в блоке

31 сравнения фиксируются два значения координат малого отражения относи2р тельно большого отражателя с регистров 16 и 22 е положительным и отрицательным знаками, если сигнал на выходе блока 27 сравнения отрицательный, то фиксируются два значения ко25 ординат малого отражателя относительно первого отражателя с регистров 16 и 22 с разными знаками: сигнал с регистра 16 с положительным знаком, с регистра 22 — с отрицательным знаком, Зо с регистра 16 — с отрицательным зна- ком, с регистра 22 — с положительным .знаком. Если с выхода блока 28 сравнения идет положительный сигнал, в блоке 31 сравнения фиксируются два

35 значения координат малого отражателя относительно второго отражателя с регистров 18 и 24 с положительным и отрицательным знаками, если сигнал на выходе блока 28 сравнения

40 отрицательный, то фиксируются два значения координат..третьего отражателя относительно второго отражателя с регистров 18 и 24 с разными знаками: сигнал с регистра 18 с по45 ложительным знаком, с регистра 24— с отрицательным знаком, сигнал с регистра 18 с отрицательным знаком, с регистра 24 — с положительным знаком. В блоке 31 сравнения происходит

О сравнение четырех зафиксированных координат третьего отражателя, из которых выбираются две ближайшие (и

{или совпадающие), которые усредняются и подаются на выход блока 31

55 сравнения, К выходу блока 31 сравнения подсоединен регистратор 32.

К выходам регистров 17 и 23, 18 и 25 подсоединены блоки 33 и 34 усреднения соответственно, в которых

Формула изобретения

Фиа /

Составитель В.Чулков

Техредl M.Дидык Корректор О.Кравцова

Редактор Л.Повхан

Заказ 6146/44 Тираж 677 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 происходит усреднение по модулю выходных сигналов регистров 17 и 23, 19 и 25-.-соответственно, и фиксация расстояний вдоль напряжения прихода отраженных сигналов между, соответственно, первым и третьим, вторым и третьим отражателями. Выходы бло- ков 33 и 34 усреднения соединены со входами блока 35 усреднения, в котором происходит усреднение координаты третьего отражателя в направлении прихода отраженных сигналов. К выходу блока 35 усреднения подсоединен регистратор 36.

Способ дистанционного определения пространственного положения плоскости, основанный на излучении когерентного оптического сигнала и его фото59674 8 электрической регистрации, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений пространственного положения плоскости, 5 на ней устанавливают первый, второй и третий отражатели, не лежащие на одной прямой, причем коэффициент отражения первого отражателя выбирается большим коэффициента отражения второго, коэффициент отражения второго отражателя — большим коэффициента ртражения третьего, в области приема отраженных оптических сигналов, расположенной в зоне анализа интерференционной картины, перпендикулярной оптической оси, проводят анализ пространственных гармоник интерференционной картины и положение .контролируемой плоскости определяют по значениям фаз и амплитуд пространственных гармоник.

Способ дистанционного определения пространственного положения плоскости Способ дистанционного определения пространственного положения плоскости Способ дистанционного определения пространственного положения плоскости Способ дистанционного определения пространственного положения плоскости Способ дистанционного определения пространственного положения плоскости 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть применено в авиадвигателестроении, машиностроении и других областях техники для определения геометрических параметров профиля, в том числе координат точек поверхности объекта

Изобретение относится к измерительной технике, в частности для контроля параметров зубчатых колес

Изобретение относится к области измерительной техники

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике

Группа изобретений относится к средствам определения технологических параметров устройств позиционированного управления, а именно оптимального отступа измерительного датчика от поверхности контролируемого объекта. Предложенный способ определения оптимального безопасного отступа для измерений положения на поверхности, выполняемый устройством позиционного управления, содержащим измерительный датчик, заключается в определении оптимального отступа с использованием по меньшей мере одной измеренной характеристики ускорения устройства позиционного управления, причем оптимальный отступ является исходным расстоянием измерительного датчика от точки на поверхности объекта перед тем как измерительный датчик начнет движение по направлению к точке на объекте для измерения положения этой точки на этом объекте. Устройство позиционного управления содержит измерительный датчик для выполнения определения положения на поверхности, станочную автоматизированную систему с числовым управлением со шпинделем, в котором может разъемно удерживаться измерительный датчик, и процессор для расчета оптимального отступа для измерений положения на поверхности. Описанные изобретения позволяют оптимизировать время измерительного цикла. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, к средствам измерения геометрических параметров протяженных объектов, а именно может быть использовано для выходного контроля сварных и бесшовных круглых труб, сортового металлопроката, заготовок, отливок, поковок и т.п. Способ измерения косины реза заключается в том, что по всему периметру обоих торцов трубы с выбранным шагом одновременно находят расстояния от двух прямых, параллельных образующим трубы, до двух диаметрально противоположных точек, определяют центры обоих торцов и положение продольной оси объекта по ним и для каждого торца измеряют расстояние вдоль образующих трубы от плоскостей, перпендикулярных им, до этих же точек и определяют их координаты и проекции на продольную ось, фиксируют и определяют косину реза каждого торца как Cosina=(MaxD-MinD)/2, где MaxD, MinD - максимальное и минимальное расстояние между проекциями измеряемых точек торца на продольную ось объекта. Техническим результатом заявленного способа является повышение точности измерения косины реза. 1 ил.
Наверх