Устройство для измерения профиля объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения профилей поверхностей местностей в геодезии, для измерения неровностей дорог и аэродромов, для измерения: положения объектов и измерения профиля изделий в машиностроении. Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение области использования за счет измерения по дифференциальной схеме одновременно в двух точках поверхности и возможности измерения ровности дороги или аэродрома при установке устройства на автомобиле, Устройство содержит два лазера с фокусирующими объективами и с параллельными оптическими осями, фотоприемную систему, состоящую из последовательно расположенных полупрозрачного зеркала, отображающего объектива, светофильтра и фоточувствительной линейки, причем полупрозрачное зеркало находится на одинаковом расстоянии от оптических осей лазеров и параллельно им, а фоточувствительная линейка расположена в плоскости изображения объектива. Лазеры последовательно облучают объект в двух точках , изображения которых полупрозрачным зеркалом и объективом проецируются на фотоприемную линейку. Позиционное положение засвеченных элементов фоточувствительной линейки зависит от расстояния до светового пятна на поверхности объекта. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ts>)s 6 01 В 11/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4834642/28 (22) 05;06.90 (46) 07.03.92. Бюл. ¹ 9 (71) Государственный союзный сибирский научно-исследовательский институт авиации им, С.А.Чаплыгина (72) А.Н.Петров (53) 531.715.27 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1084600, кл. 6 01 8 11/24, 13.08,82, C;Silvaggi, .ЕЛМ, NI.North. Розйой / . dlmenzion by structured light. Experimental

Technlgues. ч, 10, N. 10. 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОФИЛЯ ОБЬЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения профилей поверхностей местностей в геодезии, для измерения неровностей дорог и аэродромов, для измерения: положения обьектов и измерения профиля изделий в машиностроении. Цель изобретения — повышение точности измерения и расширение области использования за счет

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения профилей поверхностей местно-.. стей в геодезии, для измерения неровностей дорог и аэродромов, для измерения положения объектов и измерения профиля изделий в машиностроении.

Известно устройство для контроля перемещения объектов, содержащее два измерительных канала, каждый из которых представляет собой оптически связанные осветитель с объектом и фотоприемник, а

„„5Q„„1717951 А1 измерения по дифференциальной. схеме одновременно в двух точках поверхности и возможности измерения ровности дороги или аэродрома при установке устройства на автомобиле. Устройство содержит два лазера с фокусирующими объективами и с параллельными оптическими осями, фотоприемную систему,.состоящую из последовательно расположенных полупрозрачного зеркала, отображающего объектива, светофильтра и фоточувствительной линейки, причем полупрозрачное зеркало. находится на одинаковом расстоянии от оптических осей лазеров и параллельно им, а фоточувствительная линейка расположена в плоскости изображения обьектива. Лазеры последовательно облучают объект в двух точках, изображения которых полупрозрачным зеркалом и объективом проецируются на фотоприемную линейку, Позиционное положение засвеченных элементов фоточувствительной линейки зависит от расстояния до светового пятна на поверхности объекта, 1 ил. также блок обработки, при этом оптические оси двух каналов параллельны.

Недостатком известного устройства я вляется низкая точность измерения из-за зависимости выходного сигнала фотоприемников от отражающих свойств поверхности объекта, а также иэ-за нестабильности параметров и фотоприемника.

Известно устройство для измерения профиля иэделия, содержащее источник излучения, направляющийсветовое излучение на измеряемую поверхность, и дискретный

1717951 фотоприемник, регистрирующий отраженное от измеряемой поверхности излучение, а также систему зеркал, установленную перед фотоприемником и выполненную в виде отражающего и по крайней мере одного полупрозрачного зеркала, расположенных наклонно к светочувствительной поверхности фотоприемника и параллельно между собой.

Недостатком устройства является низкая точность измерения, обусловленная размытием краев световых пятен, а также влиянием фоновых засветок.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее лазер с фокусирующим объективом, формирующими на поверхности измеряемого объекта световое пятно или линию, а также отображающий объектив с расположенной в плоскости изображения фоточувствительной матрицей.

Недостатком устройства является низкая точность измерения, поскольку вертикальные перемещения измерительного устройства приводят к появлению погрешностей, например, при установке устройства измерения на транспортном средстве. В том случае, когда измерительное устройство неподвижно, оно не позволяет определять .угловое положение объекта, а измеряется только расстояние до объекта.

Кроме этого на точность измерения будут влиять фоновые засветки.

Цель изобретения — повышение точности измерения и расширения области использования.

Поставленная цель. достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно установленные на одной оптической оси лазер., фокусирующий объектив и фотоприемную систему, состоящую из объектива и фоточувствительной линейки, введены последовательно установленные на одной оптической.оси, параллельной первой оси, второй лазер и второй объектив, полупрозрачное зеркало, расположенное в фотоприемной системе перед объективом на ..одинаковом.расстоянии от оптических осей лазеров и параллельно-им, и светофильтр, рэаположенйый .между: объективом и фоточувствительной яинейкой. . Лолупроеууаное зеркало направляет отражецщй@ светот,пятна втщюго лазера на фоточувствительную линейку и пропускает свет от пятна пераем лазера. Это позволяет . измерять расстоякие до двух точек объекта. что дает возможность при наличии вертикальных перемещений измерительного устройства учитывать эти перемещения и повысить точность измерения. В том случае, когда измерительное устройство неподвижно и используется для определения положения подвижного объекта, оно позволяет одновременно измерять как расстояние, так

5 и угловое положение объекта. что расширяет область его использования. Введение светофильтра. позволяет уменьшить влия- . ние фоновых засветок, что повышает точность измерения "и обеспечивает

10 работоспособность устройства при наличии мощных мешающих источников света..

Устройство с оптической схемой, позволяющей измерять расстояние до двух точек объекта с помощью двух лазеров, облуча15 ющих объект в двух точках, иэображение. которых полупрозрачным зеркалом и объективом проектируется на фотоприемную линейку, что повышает точность измерения и расширяет область использования..

20 На чертеже изображена оптическая схема устройства.

Устройство содержит лазеры 1 и 2 с фокусирующими объективами 3 и-4 с параллельными оптическими осями, направ25 ленными на поверхности обьекта 9.

Фотоприемная часть устройства состоит из последовательно расположенного полу- прозрачного зеркала 5, отображающего объектива 6, светофильтра 7 и фоточувстви30 тельной линейки 8. Причем полупрозрачное зеркало 5 находится на одинаковом расстоянии от оптических осей лазеров.1 и 2 и параллельно им, а фоточувствительная линейка 8 расположена в плоскости изображе35 ния объектива 6, Лазеры 1 и 2 могут быть полупроводниковые (например, ИЛПН-108) или газовые, Полупрозрачное зеркало 5 должно иметь коэффициент пропускания, численно:равный

40 коэффициенту отражения, Светофильтр 7. должен быть рассчитан на пропускные све-. та с длиной волны лазеров и поглощение света с другой длиной волны. Фоточувствительная линейка 8 может быть либо прибо45 ром с зарядовой связью (например, микросхемы К 1200 ЦЛ1, К 1200ЦЛ2), либо фотодиодной линейкой со схемой сканирования (например, микросхема ЛФЭ-1024), Выбор объективов 3, 4 и 6 определен в

50 основном расстоянием до объекта и диапазоном измерения.

Устройство работает следующим образом.

Включается лазер 1, световой поток ла55 зера собирается в узкий световой луч фокусйрующим объективом 3. на поверхности объекта 9 образуется световое пятно. Часть отраженного поверхностью света проходит сквозь полупрозрачное зеркало 5. отображающий объектив 6, светофильтр 7 и попа1717951 нальные возможности и область применения.

Редактор Н. Лазаренко Техред M,Moðãåíòàë

Корректор Л. Патай

Заказ 869 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35; Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 дает на фоточувствительную линейку 8. Позиционное положение засвеченных элементов фоточувствительной линейки 8 зависит от расстояния до светового пятна на поверхности объекта 9. После измерения этого расстояния лазер 1 выключается, включается.лазер 2, световой поток которого образует второе световое пятно. Часть излучения второго пятна,отразившись от полупрозрач.ного зеркала 5, также после объектива 6 и светофильтра 7 попадает на фоточувствительную линейку 8. После измерения расстояния до второго светового пятна лазер 2 выключается.

Положительный технико-экономический эффект применения данного устройства достигается благодаря .возможности

: измерять расстояние до двух точек объекта, что позволяет измерять профиль объекта независимо от- вертикальных смещений .измерительного устройства, это повышает точность измерения и расширяет функциоФормула изобретения

5 Устройство для измерения профиля объекта, содержащее последовательно установленные на одной оптической оси лазер, фокусирующий объектив и фотоприемную систему, состоящую из обьектива и фоточув10 ствительной линейки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения области использования, оно снабжено последовательно установленными на одной оптической оси, 15 параллельной первой..оси, вторым лазером и вторым объективом, полуп розрачным зеркалом, расположенным в фотоприемной системе перед объективом на одинаковом расстоянии от оптических осей лазеров и

20 параллельно им, и светофильтром, расположенным между объективом и фоточувствительной линейкой.