Устройство для измерения перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерений при изменении расстояния между объектом и устройством. Опорный излучатель установлен на неподвижном основании, излучатели - на контролируемом объекте на заданном расстоянии R друг от друга по оси, совпадающей с направлением контролируемых перемещений. Ось вращения сканирующего элемента (зеркала), параллельная его отражающей грани, ориентирована перпендикулярно оптической оси объектива, параллельна продольной оси щелевой диафрагмы и образует с излучателем реперную плоскость ρ, перпендикулярную оси установки излучателей. Излучение от источников поочередно попадает на зеркало и затем через объектив, диафрагму, конденсатор - на фотоприемник, подключенный к измерителю временных интервалов, который измеряет длительности Τ<SB POS="POST">1</SB>, Τ<SB POS="POST">2</SB> между центром импульса от опорного излучателя и центрами импульсов от излучателей, а также длительность временного интервала между центрами соседних импульсов от опорного излучателя и передает в вычислительный блок. Плоские углы φ<SB POS="POST">1</SB> и φ<SB POS="POST">2</SB>, образованные реперной плоскостью ρ и плоскостями, проходящими через ось вращения зеркала и центры излучателей, пропорциональны временным интервалам Τ<SB POS="POST">1</SB>, Τ<SB POS="POST">2</SB>. Измеряемое расстояние Y от излучателя до плоскости ρ определяется вычислительным блоком по формуле Y=C<SP POS="POST">1</SP>O<SP POS="POST">.</SP>TGφ<SB POS="POST">1</SB>=(R/(TGφ<SB POS="POST">2</SB>-TGφ<SB POS="POST">1</SB>))<SP POS="POST">.</SP>TGφ<SB POS="POST">1</SB>, где C<SP POS="POST">1</SP>O - расстояние между точкой пересечения оптической оси объектива с осью вращения зеркала и проекцией излучателей на линию пересечения плоскости ρ с плоскостью сканирования. Величина Y не зависит от расстояния между устройством и контролируемым объектом. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1508092 A 1 (51) 4 (3 01 В 11 00 G Ol В 11 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нии, дополнительные излучатели 2 «3, устанавливаемые на кочтролируемом объекте на заданном расстоянии друг от друга по оси, совпадающей с направлением контролируемых перемещений, сканирующий элемент, выполненный в виде плоского зеркала 4, установленного с возможностью вращения от привода 5, расположенные по ходу излучения от зеркала 4 объектив 6, щелевую диафрагму 7, конденсор 8 и фотоприемник

9, к выходу которого последовательно подключены измеритель 10 временных интерГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4270698/24-28 (22) 29.04.87 (46) 15.09.89. Бюл. № 34 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Н. С. Бедный, А. И. Ванюрихин, В. К. Гаевский, С. М. Маевский и А. А. Орлов (53) 531.14(088.8) (56) Патент Японии № 51 — 46624, кл. 106 С 34, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПЕРЕМЕЩЕН И Й (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — повышение точности измерений при изменении расстояния между объектом и устройством.

Опорный излучатель установлен на неподвижном основании, излучатели — на контролируемом объекте на заданном расстоянии

r друг от друга по оси, совпадающей с направлением контролируемых перемещений. Ось вращения сканирующего элемента (зеркала), параллельная его отражающей грани, ориентирована перпендикулярно оптической оси объектива, параллельна продольной оси щелевой диафрагмы и обраИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля деформаций при статических испытаниях объектов.

Цель изобретения — повышение точности измерений между объектом и устройством при изменении расстояния между объектом и устройством.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для линейных измерений.

Устройство содержит опорный излучатель

1, установленный на неподвижном основа2 зует с излучателем реперную плоскость Р, перпендикулярную оси установки излучателей. Излучение от источников поочередно попадает на зеркало и затем через объектив, диафрагму, конденсатор — на фотоприемник, подключенный к измерителю временных интервалов, который измеряет длительности т, т2 между центром импульса от опорногб излучателя и центрами импульсов от излучателей, а также длительность временного интервала между центрами соседних импульсов от опорного излучателя, и передает в вычислительный блок. Плоские углы р1 и ср, образованные реперной плоскостью P и плоскостями, проходящими через ось вращения зеркала и центры излучателей, пропорциональны временным интервалам т, т>. Измеряемое расстояние у от излучателя до плоскости P определяется вычислительным блоком по формуле у=С O. typal — — (г/(tgy — 1д(р1} ) tt q;(, где

С О вЂ” расстояние между точкой пересечения оптической оси объектива с осью вращения зеркала и проекцией излучателей на линию пересечения плоскости Р с плоскостью сканирования. Величина у не зависит от расстояния между устройством и контролируемым объектом. 1 ил.

1508092 валов (ИВИ) и вычислительный блок. Ось вращения зеркала 4, параллельная его отражающей грани, ориентирована перпендикулярно оптической оси объектива 6 и параллельна продольной оси щелевой диафрагмы 7. Ось вращения зеркала 4 образует с излучателем 1 реперную плоскость

Р, перпендикулярную оси установки излучателей 2 и 3.

Устройство работает следующим образом.

Свет от излучателей (источников) 1 — 3 поочередно попадает на зеркало 4, которое направляет излучение через объектив 6, диафрагму 7, конденсор 8 и фотоприемник 9, выход которого подключен к ИВИ

10. При вращении зеркала 4 излучение от 15 излучателей — 3 поочередно попадает во входной зрачок объектива 6, при этом на щелевой диафрагме 7 поочередно появляются изображения излучателей 1 — 3. На выходе фотоприемника 9 формируются электрические импульсы. ИВИ 10 измеряет длительность временных интервалов ть т2 между центром импульса от излучателя 1 и центрами импульсов от излучателей 2 и 3 соответственно, а также длительность временного интервала т, между центрами со- 25 седних импульсов от излучателя 1; кодирует их в цифровую форму, например в двоичный код, и передает в вычислительный блок 11. Плоские углы р и р2 образованы реперной плоскостью Риплоскостям,и,,проходящимии через ось вращения зеркала 4 ЗО и центры излучающих площадок А, В излучателей 2 и 3 соответственно.

Значения углов Vi и V пропорциональны временным интервалам т1 и т2 между центрами электрических импульсов, формируемых на выходе фотоприемника от излуча- З5 телей 1, 2 и 1, 3 соответственно.

40 где п — скорость вращения зеркала, об/с.

Измеряемое расстояние у от излучателя

2 до плоскости определяется вычислительным блоком по формуле

45 у=с О. tgip,= — —" — — д р,, g Yã ф % где С О вЂ” расстояние между точкой пересечения оптической оси объектива

6 с осью вращения зеркала 4 и проекцией излучателей 2 и 3 на линию пересечения плоскости P с плоскостью сканирования;

r — расстояние между излучателями

2и3.

Перемещение объекта определяется вычислительным блоком 11 как разность между текущим и начальным значениями положения контролируемого объекта.

Как видно из формулы, расстояние у не зависит от расстояния между объектом (излучателями 2, 3) и устройством (зеркало 4). Это позволяет контролировать деформации объекта при изменяющемся расстоянии до него, а также создает предпосылки для использования устройства при контроле профиля поверхностей.

Формула изобретения

Устройство для измерения перемещений, содержащее излучатель, сканирующий элемент, расположенные по ходу излучения объектив, щелевую диафрагму, установленную в фокальной плоскости объектива, конденсатор и фотоприемник, последовательно подключенные к выходу фотоприемника блок измерения временных интервалов и вычислительный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений при изменении расстояния между объектом и устройством, оно снабжено двумя дополнительными излучателями, предназначенными для установки на контролируемом объекте на заданном расстоянии друг от друга по оси, совпадающей с направлением контролируемых перемещений, основной излучатель установлен на неподвижном основании, сканирующий элемент выполнен в виде плоского зеркала, установленного с возможностью вращения и размещенного перед объективом так, что ось вращения зеркала перпендикулярна оптической ос» объектива, параллельна плоскости зеркала и продольной оси щели диафрагмы и образует с основным излучателем плоскость, перпендикулярную оси установки дополнительных излучателей.

1508092

Составитель С. Грачев

Редактор Н. Горват Техред И. Верес Корректор Э. Лончакова

Заказ 5530 44 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, l0l