Устройство для створных измерений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для высокоточного контроля прямолинейности взаимного положения объектов. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет проведения измерений только в моменты сохранения створа. Для этого в устройство, содержащее источник излучения 4, модулятор 5, площадной фотоприемник 18, створный датчик 2 с фотоприемником 10 и регистратором 15, введены коммутатор 14, соединенный с площадным фотоприемником 18, фазовый детектор 12, подключенный к створному датчику 2 и соединенный через коммутатор 14 с регистратором 15, перед площадным фотоприемником 18 установлен анализатор 17, а в створный датчик 2 введены последовательно установленные перед фотоприемником 10 светоделительный элемент 6, анизотропный клин 7, телескопическая система 8 и анализатор 9. 1 ил.

СО0З СОВЕТСКИХ .

РЕСПУБЛИК.Я0„„1610274 A 1

Q.1,)5 С 01 С 0

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф ма Ф

ОЮ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ Гкнт СССР

1 (21) 4416262/24-10 (22) 29 ° 04.88 (46) 30.11.90. Бюп. N 44 (71) МосКоВсКНА институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (72) С.П.Терехов, И.M.Герасимов и В.И,Соломатов

,(53) 528.022,6 (088.8) .(56) Авторское свидетельство СССР

N9 742708, кл, С 01 С 5/00, 15.09.77.

Авторское свидетельство СССР

N 1379628, кл . G 01 С 5/ОО, 06 .11.85. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТВОРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для высокоточного контроля прямолинейности взаимного положения объектов. Целью изоб2 ретения является повышение точности измерения за счет проведения измерений только в моменты сохранения створа. Для этого в устройство, содержащее источник 4 излучения, модулятор

5, площадный фотоприемник 18, створный датчик 2 с фотоприемником 10 и регистратором 15, введены коммутатор

14, соединенный с площадным фотоприемником 18, фазовый детектор 12, подключенный к створному датчику 2 и соединенный через коммутатор 14 с регистратором 15, перед площадным фотоприемником 18 установлен анализатор 17, а в створный датчик 2 введены последовательно установленные перед фотоприемником 10 светоделительный элемент 6,. анизотропный клин

7, телескопическая. система 8 и анализатор 9. 1 ил.

1610274

Изобретение относится к измери-:. тельной технике и может быть использовано в машиностроении для высоко-. точного контроля прямолинейности

5 взаимного положения объектов и плоскостности протяженных поверхностей. . Цель изобретения — повышение точности измерений путем проведения измерений только в моменты сохранения створа.

На чертеже представлена блок-схема устройства;

Устройство состоит из излучателя

1, устанавливаемого на начальной 15 точке створа (репере), створного датчика 2, устанавлизаемого на контрольных точках створа, и фиксатора 3 створа, устанавливаемого на конечной точке створа (репере) .

Излучатель 1 содержит лазер 4 (например He-Ne) и мод лятор 5, со1 стоящий Hs ячейки Поккельса, заключенной между фазовыми пластинками ф /4. 25

Створный датчик,2 включает в себя оптический делитель 6, анализатор 7, выполненный в виде анизотропного кварцевого клина, дополненного до плоскопараллельной пластины иэотропным стеклянным клином, телескопическую систему 8, поляризатор 9 и фотоприемник 10. Фотоприемник 10 подклюжен через избирательный усилитель 11 к одному из входов фазового детектора 12, второй вход которого соединен с одним из выходов генератора 13, другой выход которого соединен с мод щятором 5. Выход фазового детектора 12 подключен к одному иэ входов коммутатора 14 аналоговых сигналов, другой вход которого подключен к фиксатору 3 створа. Выход коммутатора

14 аналоговых сигналов подключен к регистратору 15 ° Створный датчик 2 снабжен индикатором 16, соединенным с фиксатором 3 створа.

Фиксатор 3 створа состоит из поляризатора 17 и последовательно соединенных датчика 18 положения лазерного пучка, блока 19 выделения моду50 ля сигнала и компаратора 20. К вто: рому, входу компаратора 20 подключен блок 21 задания порога, а выход блока 20 подключен к входам индикатора

16 и коммутатора 14 аналоговых сигна-, лов створного датчика 2.

Устройство работает следующим обРазом.

Лазер 4 посыпает пучок линейнополяризованного света с азимутом вектора поляризации 9 = 0 (в плоскостч о чертежа) на модулятор 5. Если на модулятор 5 не подано модулирующее напряжение с генератора 13, то вектор проходящего светового пучка не меняет своего пространственного положения и световой пучок попадает на оптический делитель 6, который pasделяет его на два линейно-поляризованных пучка, один из которых, пройдя дистанцию створа, поступает на фиксатор 3 створа, а другой, отраженный делительной гранью, поступает на анализатор 7 створного датчика 2.

После прохождения анализатора 7. световой пучок остается линейно-поляризованным, но с азимутом вектора поляризации (= (01 j d где ГЫ удельное вращение кварца d о — толщина клина в среднем (нулевом) положении. Далее световой пучок трансформируется телескопической системой 8 и поступает на поляризатор 9, который установлен таким образом, что плоскость пропускания поляризатора перпендикулярна вектору нулевого линейно-поляризованного пучка, и, следовательно, интенсивность света за поляризатором согласно закону Малюса равна нулю. . Если на измеряемом объекте сущестнуег нестворность;й 8, то э;о приводит к смещению створного датчика 2, а следовательно, и оптического делителя 6 перпендикулярно референтному световому пучку .лазера. При этом отраженный световой пучок смещается относительно нулевого положения на

C .анализаторе 7 также на величину+ч,— что приводит к изменению азимута вектора линейно-поляризованного светового пучка на величину + +b.g =

= Polg d = f kg g tg 3, где d> — текущее значение толщины клина; б угол при вершине клина. При этом интенсивность света эа поляризатором 1

I cos (+ Ь() отлична от нуля.

Для увеличения чувствительности, а следовательно, и точности работы створного датчика 2 необходимо пе- рейти от статических измерений по постоянному излучению к динамическим измерениям, основанным на модуляции светового потока по колебаниям плоскости поляризации, осуществляемым с помощью подачи переменного (сину5 161 соидального) сигнала с генератора 13 иа модулятор 5, что приводит .к кача.нию вектора поляризации в световом пучке после модулятора на угол «+Я.

При этом интенсивность света за анализатором имеет вид

0274 6 ния лазерного пучка сигнал поступает на. блок 19 выделения модуля сигнала, который преобразует его в знакопостоянньй уровень напряжения, пропорцио5 нальный величине смещения задаваемого лазером направления без учета направления этого смещения. Это постоянное где Я„- частота. генератора 13.

После некоторых преобразований получим

I(t) = — — — J (2hg)cos2hg o о

2 2

- I J (2hf)cos2h(gcos2Q< t +

+ Is J, (2h() sin2>P sin Я„ t

Иэ этого выражения следует, что при нестворности g = О (hg= О) с фотоприемника 10 снимается сигнал с частотой 2Я и на регистраторе 15

: показания нулевые. Если на объекте имеется нестворность g ф О (Ь1Р ф О), то с фотоприемника 10 снимается сигнал с частотой Я„, фаза которого определяется знаком нестворности, а амплитуда пропорциональна величине нестворности.

Далее сигнал усиливается избирательным усилитлем 11, преобразуется в постоянный знакопеременный сигнал фазовьщ детектором 12 и, пройдя через коммутатор 14 аналоговых сигналов, поступает на регистратор 15.

В свою очередь, прошедший через оптический делитель 6 модулированный по колебаниям плоскости поляризации световой пу ок поступает на фиксатор

3 створа. Поляризатор 17 преобразует световой пучок в модулированный по интенсивности, который поступает на датчик 18 положения лазерного пучка.

Датчик 18 предназначен для фиксации створа на конечной точке, заданного лазерным пучком. При неизменности пространственного положения лазерного пучка с выхода датчика t8 положения снимается нулевой сигнал. Если положение лазерного пучка в сигу влияния атмосферы на трассе или угловой нестабильности лазера меняется, то на выходе датчика 18 появляется знакопеременный сигнал, величина которого пропорциональна смещению лазерного пучка относительно заданного створа, а. знак определяет направление этого смещения. С выхода датчика 18 положе35

55!

О

30 напряжение с выхода блока 19 поступает на один из входов компаратора 20, на второй вход которого поступает сигнал с блока 21 задания порога. Если сигнал с выхода блока 19 не превышает величины порога, задаваемого блоком 21, то на выходе компаратора

20 появляется сигнал, соответствующий нулевому уровню, а если сигнал. с выхода блока 19 превышает величину порога, задаваемого блоком 21, то на выходе компаратора устанавливается сигнал, соответствующий единичному уровню.

Сигнал с выхода компаратора 20 поступает на индикатор 16 и на коммутатор 14 аналоговых сигналов.Индуктор

16 позволяет осуществлять визуальный контроль эа неизменностью створа, заданного лазерным пучком. Коммутатор

14 при этом либо соединяет выход фазового детектора 12 с входом регистратора 15 (если на выходе компаратора присутствует нулевой сигнал), либо разрывает эту связь (если на выходе компаратора — единичный сигнал) .

Таким образом, сигнал на регистратор 15 поступает только в том случае, если отклонение лазерного пучка на фиксаторе створа 3 не превышает пороговой величины, задаваемой блоком 21, при этом индикатор 16 выдает сигнал

"Створность", а блок 15 регистрирует . отклонение объекта с датчиком 2 от створа, показывая величину нестворности. В противном случае блок 16 выдает сигнал "Нестворность", и измерения проводить невозможно.

При среднеквадратической ошибке измерения положения объекта блоком

2, равной m = 0,01 мм, порог срабать вания компаратора 20 необходимо установить в блоке 21 не грубее 0,01 мм.

В этом случае точность измерения всей системы составляет 0,015 мм и гарантирует высокую надежность результата, поскольку измерения проводятся только при неизменности заданного лазерньи пучком створа.

1610274

Составитель В. Назаров

Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Палий

Редактор А.Огар

Заказ 3729 Тираж 392 Подпис но е

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, 101

Формула из обр ет ения

Устройство для створных измерений, содержащее источник излучения, модулятор, площадный фотоприемйик, створ° ный датчик с фотоприемником и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния ошибок ухода створа, оно снабжено коммутатором, связанным с площадным фотоприемником, фазовыми детектором, вход которого

I c подключен к створному датчику, а выход через коммутатор подключен к регистратору, r енератором, подключенным к модулятору и фазовему детектору, 5 перед площадным фотоприемником уста- новлен анализатор, а перед фотоприемником створного датчика последовательно установлены введенные светоделительный элемент, анизотропный клин, телескопическая система и анализатор.