Устройство контроля пространственного положения объекта

 

Изобретение позволяет контролировать пространственное положение объекта . Цель изобретения расширение функциональных возможностей путем измерения также угла скручивания. Направляют излучение источника 1 на зеркало 3, вращаемое с постоянной угловой скоростью приводом 4. Отраженный от зеркала 3 пучок излучения, развертываемой им в горизонтальной плоскости , последовательно пересекает три светочувствительные площадки фотоприемника 5, центральная из которых имеет прямоугольную , две другие , с1В4метрично расположенные относительно нее, - треугольную . В вычислительном блоке 6 определяют длительность сигнала прохождения развертываемого излучения последовательно через все три площадки фотоприемника. По отношению длительности со всех трех площадок фотоприемника определяют линейное перемещение объекта-в плоскости, перпендикулярной плоскости сканирования, и угловой разворот объекта вокруг оси источника излучения (угол скручивания). Результаты вычисления вьшодят на блок индикации 7. 3 нп. (О с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ соцИАлистичесних

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1446463 А1

15ц 4 G 01 В 11/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРстВенный номитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬ1ТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4271156/24-28 (22) 29.06.87 (46) 23.12.88. Бюл. У 47 (71) Харьковский авиационный институт им. Н.Е. Жуковского (72) О.Е. Бондарь, В.И. Лахно, В.И. Зворский и В.В. Сибилев .(53) 531 .?42(088.8) (56) Technocrat, W 7,)l, 1974, с. 33-35. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОБЬЕКТА (57) Изобретение позволяет контролировать пространственное положение объек, та. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем измерения также угла скручивания. Направ ляют излучение источника 1 на зеркало 3, вращаемое с постоянной угловой скоростью приводом 4. Отраженный от зеркала 3 пучок излучения, развертываемой им в горизонтальной плоскости, последовательно пересекает три светочувствительные площадки фотоприемника 5, центральная из которых имеет прямоугольную форму, две другие, сю метрично расположенные относительно нее, - треугольную форму. В вычислительном блоке 6 определяют длительность сигнала прохождения развертываемого излучения последовательно через все три площадки фотоприемника.

По отношению длительности со всех трех площадок фотоприемника определяют линейное перемещение объекта-в плоскости, перпендикулярной плоскости g сканирования, и угловой разворот объекта вокруг оси источника излучения (угол скручивания). Результаты вычисления выводят на блок индикации 7.

3 ил.

1446463

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении пространственного положения объекта в авиационной промыш5 ленности, в машиностроении и робототехнике.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем измерения наряду с линейными пере-jp мещениями также и угла скручивания объекта.

На фиг. ° 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — геометрическая схема трехэлементного фотопри- !5 емника и эпюры тока фотоприемника при различных вэаимньи положениях плоскости сканирования и фотоприемника, на фиг. 3 — геометрическая схема трехэлементного фотоприемника при раз- 20 личньи углах разворота фотоприемника относительно плоскости сканирования вокруг оси, перпендикулярной плоскости фотоприемника.

Устройство содержит источник 1 25 излучения, например лазер, коллиматор 2, зеркало 3, привод 4 вращения зеркала, фотоприемник 5, выполненный иэ трех чувствительных площадок, две из которых треугольного профиля 30 а одна иэ ник — прямоугольного, вычислительный блок 6 и блок 7 индикации.

Зеркало 3 расположено под углом к оси излучения источника 1 и оптически связывает его с фотоприемником 5.

Зеркала 3 вращается приводом 4 с постоянной угловой скоростью. Диаметр пучка излучения много меньше высоты площадок фотоприемника.

Фотоприемник 5 (фиг. 2) состоит 40 из трех плоских фигур АВС, и DEFG и А В С. ЬАВС и ЬА В С вЂ” равные равнобедренные треугольники, DEFG-прямоугольник. При этом выполняется условие: АС А С = 1Б а, высота 45 треугольников ЬАВС н а А В С равны М, основания укаэанных треугольников и сторона DG прямоугольника

DEFG лежат на одной прямой; треугольники АВС и А В С расположены по обе стороны прямоугольника

DEFG симметрично относительно оси, проходящей через середины его сторон

EF u DG.

На фиг. 2 обозначены:

 — отрезок между точками 1 и 2,  — отрезок между точками 1 и 2 (h(— высота треугольника- ) В 2;

h > — высота треугольника 1 В 2; а(— угол L АВС;

R — расстояние от центра зеркала до плоскости фотоприемника, м — угловая скорость вращения зеркала;

V — линейная скорость движения луча по фотоприемнику, ЬЬ Ь -h q - перемещение фотоприемника относительно плоскости сканирования,, " длительность импульса фотоприприемника при пересечении элемента АВС лазерным лучом в точках 1 — 2, На фиг. 3 обозначены + т — угловой разворот объекта (угол сканирования) относительно оси устройства.

Устройство работает следующим образом.

Луч света, генерируемый лазером 1, проходит через коллиматор 2, попадает на вращающееся зеркало 3 и разворачивается им в плоскости со скоростью и об/мин. При своем движении по поверхности объекта, пространствен-. ное положение которого контролируется, луч лазера последовательно пересекает элементы фотоприемника 5, установленного на объекте. Электрический сигнал с фотоприемника 5 поступает на вход вычислительного блока

6, в котором происходит сравнение временных интервалов, а информация в пространственном положении объекта, содержащаяся в длительности сигналов с элементов фотоприемника (фиг.2), обрабатывается и поступает в блок 7 индикации.

Формирование сигнала на вьиоде фотоприемника 5 зависит от расположения фотоприемника относительно плоскости сканирования.

Лазерный луч перемещают по фотоприемнику, в результате чего он последовательно пересекает его площадки

АВС, DEFG, А В С соответственно в точках 1-2, 3-4, 5-6 (фиг. 2а) . На вьиоде фотоприемника 5 формируется сигнал, показанный на фиг. 2б. При перемещении контролируемого объекта в плоскости, перпендикулярной плоскости сканирования излучения источника 1, площадки фотоприемника

5 перемещаются на одинаковые расстояния. Это приводит к тому, что лазерный луч пересекает теперь площадки фотоприемника 5 в точках 1-2

Зr-4, 5 -6 . На выходе фотоприемни35 з 144646 ка 5 появляется сигнал, представленный на фиг. 2в.

Сопоставляя эпюры токов на фиг. 2б к 2в, видим, что перемещение фотоприемника ка расстояние 4h относительно плоскости сканирования излучения (фиг ° 2а) приводит к изменению длительности импульсов „ и на выходе фотоприемника 5. При этом дли- 1р тельность импульса ь 2остается неизменной. ,Величину перемещения dh вычисляют по формуле

/ л

Ь, 15

М где 1с — константа, мелеющая размерность длины, определяемая через параметры и геометрию измерительной схемы .(1с 2О а 2 а «2)

0(7 и c2 — длительности импульсов с фоt топриемника 5 при пересечении лазеркьвк лучом его зле- 25 ментов АВС и DEFG соответственно в точках 1-2, 3-4.

Длительность импульсов фотоприемника при пересечении площадок АВС, DEFG в точках 1-2, 3-4 связаны с па- ЗО раметрами измерительной схемы следую щими соотношениями:

"1,,В "2 . В,, В

При угловом развороте объекта вокруг оси устройства (ось источника излучения) происходит изменение

4 длительности сигнала, формирующегося с крайних треугольных площадок фотоприемника 5, при развороте на угол

+j имеет место соотношение между длительностями первого и третьего импульсов с фотоприемника, когда

При развороте ка угол -1. имеет место соотношение ь, а аз

В исходном положении угол у» О, л и при этом 1 = ь ° э

Формула изобретекия

Устройство контроля пространственного положения объекта, содержащее последовательно расположенные источник излучения, коллииатор, зеркало, привод, на валу которого установлено зеркало под острым углом к его оси, фотоприемник, предназначенный для размещения его на контролируемом объекте и имеющий две разнесенные чувствительные площадки, одна из которых треугольного профиля, а другая — прямоугольного со сторонамж, равными соответственно основанию треугольной пло« щддки и ее высоте, вычислительный блок, электрически соединенный с фотоприемником, и блок индикации, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерекия наряду с линейными пермещекиями также и угла скручивания объекта, оно снабжено второй чувствительной площадкой треугольного профиля, аналогичной первой и размещенной в фотоприемнике симметрично относительно площадки прямоугольного профиля.

144б463

Составитель Н. Солоухин

Редактор Л. Гратилло Техред Л.Сердюкова Корректор С. Черни .Заказ 6737/45 Тираж 680 Подписное

ВБИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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