Оптико-электронное устройство для контроля положения объекта

 

Изобретение позволяет контроли- .ровать угловые развороты и линейные перемещения объекта. Целью изобрете- ,нкя является расширение функциональных возможностей путем измерения также линейных перемещений объекта. Последовательно формируют три пучка измерения от передающего блока, два из которых коллимированы и наклонены по разные стороны от оптической оси передающего блока, а третий пучок сходящийся , с помощью него строят изображение соответствующей ему марки на оптической оси. Пучки принимают приемным узлом, скрепляемым с объектом, состоящим, из двух прием-, ных объективов и расположенного между ними проекционного объектива, плоскость изображения проекционного объектива совпадает с фокальными плоскостями приемных объективов и в ней расположен позиционно-чувствительный фотоприемник, соединенньй с блоком обработки. Каждый из приемных объективов оптически сопряжен с одной из двух смещенных с оптической оси марок , а проекционный объектив - с третьей маркой, расположенной на оптической оси передающего блока. На фотоприемнике приемными и проекционным объективами формируют изображение трех марок, по пространственному положению которых судят об угловом и линейном перемещении объекта, 3 ил. с S (Л 4ib 00 СП со со Од

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ, РЕСПУБЛИН Н 4 .G 01 В 11/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4012426/24-28 (22) 27.01. 86 (46) 07. 11.88 ° Бюл. N - 41 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) Г.В.Бреенков, Э.Д.Панков и E.Â.Ðàòíèêoâà (53) 531.71(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1211601, кл. G 01 В 11/26, 1986. (54) 0IITHKO-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение позволяет контролировать угловые развороты и линейные перемещения объекта. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем измерения также линейных перемещений объекта. Пос.ледовательно формируют три пучка измерения от передающего блока, два из которых коллимированы и наклонены по разные стороны от оптической оси передающего блока, а третий пучок—

„„SU„„)43S936 А 1 сходящийся, с помощью него строят изображение соответствующей ему марки на оптической оси. Пучки принимают приемным узлом, скрепляемым с объектом, состоящим.из двух приемных объективов и расположенного между ними проекционного объектива, плоскость изображения проекционного объектива совпадает с фокальными плоскостями приемных объективов и в ней расположен позиционно-чувствительный фотоприемник, соединенный с блоком обработки. Каждый из приемных объективов оптически сопряжен с одной из двух смещенных с оптической оси маа рок, а проекционный объектив — с тре- ж тьей маркой, расположенной на оптической оси передающего блока. На фотоприемнике приемными и проекционным С объективами формируют изображение трех марок, по пространственному по- g ложению которых судят об угловом и линейном перемещении объекта, 3 ил. law0

1435936

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для контроля углового поворота объекта и его линейных смещений при сборке, монтаже и эксплуатации изделий.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем измерения также линейных пере- 10 мещений объекта.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг ° 2 и 3 — положение изображения марок на фотоприемнике при различных смещениях конт- 15 ролируемого объекта.

Устройство содержит три источника излучения (не показаны), три марки

1-3, объектив 4, в фокальной плоскости которого расположены две марки 1 и 2, смещенные с его оптической оси на равное расстояние, и второй объектив 5, расположенный между марками 1 и 2, в фокусе которого установлена марка 3, образующие передающий узел, проекционный объектив 6, два приемных объектива 7 и 8, позиционно-чувствительный фотоприемник 9 и блок обработки (не показан), образующие приемный узел 10, скрепляемый с контролируемым объектом.

Проекционный объектив 6 расположен ! между двумя приемными объективами 7 и 8, оптические оси которых параллельны оптической оси передающего 35 узла °

На фиг.2 и 3 обозначено изображение марок на фотоприемнике от марок

1 и 2 соответственно 11 и 12 и от марки 3 ее изображение 13. 40

Изображение марки 3 на оптической оси передающего узла, формируемое объективами 4 и 5, совпадает с плоскостью предметов проекционного объектива Ь, à его плоскость изображения 45 совпадает с фотоприемником 9.

Объект контроля имеет возможность поворота и смещения относительно осей

Х, Y Е (фиг.1) на углы g„; ( и линейную величину в плоскости XY. 50

Устройство работает следующим образом.

Последовательно включают источники излучения, освещая соответственно марки 1-3. При подсветке марок 1 и 2 объектив 4 формирует коллимированный пучок излучения, наклоненный к оптической оси по разные стороны от нее.

Каждый из коллимированных пучков, формируемых от марок 1 и 2, принимают соответствующим приемным объективом

7 и 8 и фокусируют его изображение в центре фотоприемника 9.

При подсветке марки 3 ее изображение объективами 4 и 5 строится на оптической оси передающего узла между объективом 4 и BpoeKIJHQHHHM объективом 6, который проектирует ее изображение в центр фотоприемника 9. На фиг.1 показано совпадение изображений трех марок в начальном положении, При угловом развороте объекта изображения марок будут занимать различное пространственное положение на позиционно-чувствительном фотоприемнике.

Так, например, при угловом повороте объекта на угол с (угол скручивания) центры изображения марок 1 и 2 смещаются относительно начального положения в противоположные стороны (фиг.2) на расстояние

y4 y4 +

- э где у и у — текущие смещения цент(ь ров изображений 11 и

12 марок 1 и 2 (фиг.1) . соответственно при угле поворота С по часовой стрелке, f у — текущее суммарное расстояние между центрами из обр аже ний марок . .С выхода позиционно-чувствительного фотоприемника 9 снимают сигналы, ! f пропорциональные смещениям у, и у причем сигналы снимаются в порядке, согласованном с последовательностью излучаемых иМпульсов светящимися марками 1 и 2, т.е. вначале у, а эаl тем у

Угол поворота ц определяют иэ зависимости

1 I 7 +

+ i„o = arcsin

2е где е — величина смещений оптических осей приемных объективов

7и8.

Коллимационные углы поворота с „и (определяют из зависимостей: ! ут

+ o = arctg " вЂ”â€”

2f

7,8

I 1 I х, +х х

+Ч = arctg -- —,— — = arctg —,—, 2 7з где f — фокусное расстояние симтд метричных объективов 7 и 8;

1435936 х, и х — смещения центров иэображений 11 и 12 марок 1 и 2 (фиг.3), при этом сигналы, им пропорциональные, снимаются с выхода позиционночувствительного фотоприемника 9 аналогичным образом и в той же последовательности, как и при вычислении уг.

У ла поворота с, т.е. вначале х„, a fp ( затем х .

Измеряемые смещения объекта вдоль осей Х и Y вычисляют из зависимости

LI х )

L2

I ь»

2 ?у

«+х = (х!

+у = (у где L, и 1. — расстояния от главной плоскости проекционного объектива 6 до плоскости предмета и плоскости изображения соответственно, х и у — величина смещения изоб35 ь з ражения 13 марки 3 (фиг.3).

При вычислении значений линейных перемещений объекта предварительно

У I определяют величины х,, х и у,, у, снимаемые с выхода позиционно-чувствительного фотоприемника.

При линейных смещениях объекта происходит смещение проекционного объектива 6 относительно изображения 15 марки .3, формируемого передающим узлом, в результате чего объектив Ь строит ее изображение не в центре позиционно-чувствительного фотоприемника. 20

Формула изобретения

Оптико-электронное устройство для контроля положения объекта, содержащее два источника излучения, две марки и объектив, в фокальнои плоскости которого установлены марки, расположенные напротив соответствующих источников по разные стороны от оптической оси объектива на равном расстоянии от нее и образующие передающий блок, и предназначенный для скрепления с контролируемым объектом приемный блок, включающий два приемных объектива, установленные так, что их оптические оси параллельны одна другой и расположены по разные стороны от оптической оси передающего блока на равном расстоянии от нее, каждый из которых оптически связан с одной из марок, позиционно-чувствительный фотоприемник, установленный в фокальной плоскости приемных объективов> и блок обработки информации, электрически соединенный с фотоприемником, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения также линейных перемещений объекта, оно снабжено последовательно установленными третьим источником излучения, третьей маркой и вторым объективом, в фокальной плоскости которого установлена третья марка, образующими коллиматор, расположенный между двумя марками вдоль оптической оси передаю- . щего блока, и проекционным объективом, установленным между двумя приемными объективами так, что его оптическая ось совмещена с оптической осью передающего блока, его плоскость изображения совпадает с фотоприемником, а его плоскость предметов — с плоскостью изображения третьей марки.

1435936

1435936

Составитель Н. Солоухин

Техред Л. Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Редактор С.Пекарь

Тираж 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5634/39

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4