Способ измерения плоского угла

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля и измерения плоских углов оптических деталей. Целью изобретения является повышение точности контроля за счет учета при измерении дробной части периода сигнала кольцевого лазера. При вращении предметного столика 2 гониометра на выходе автоколлиматора 4 образуется последовательность прямоугольных импульсов, которая поступает на вход формирователя 5. Фазосдвигающий блок 6 осуществляет привязку передних и задних фронтов сигнала формирователя 5 к ближайшим передним фронтам сигналов кольцевого лазера 3. В результате получается новая последовательность импульсов. По анализу временных интервалов полученных последовательностей импульсов блок 11 вычислений рассчитывает величину контролируемого угла. 1 ил. .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 В 11/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4786982/28 (22) 29.01.90 (46) 07.03.92. Бюл. М g (71) Производственное. объединение "Завод

Арс.енал" (72) Л.В.Борисюк и В.А.Коваленко (53) 531.7 (088,8) . (56) Патент Франции .

N. 1511089, кл. 6 01 В 11/26, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N- 1436611, кл. G 0.1 В 9/10, 1987. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОСКОГО

УГЛА(57) Изобретение относится к измерительной технике и. может быть использовано.в системах контроля и измерения плоских-углов оптических деталей. Целью изобрете„„59„„1717955 А1 ния является повышение точности контроля за счет учета при измерении дробной части периода сигнала кольцевого лазера. При вращении предметного- столика 2 гониометра на выходе автоколлиматора 4 образуется последовательность прямоугольных импульсов, которая поступает на вход формирователя 5. Фазосдвигающий блок 6 осуществляет привязку передних и задних фронтов сигнала формирователя 5 к ближайшим передним фронтам сигналов кольцевого лазера 3. В результате оолучается новая последовательность импульсов. По анализу временных интервалов полученных последовательностей импульсов блок 11 вычислений рассчитывает величину контролиочемого угла. 1 ил.

1717955

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля и.измерения плоских уг-. лов оптических деталей.

Известен способ измерения плоского угла на оптических деталях с помощью сум. мирования импульсов кольцевого лазера на угловых интервалах, образованных импульсами автоколлиматора при совпадении его оптической оси с нормалями к отражающим граням, образующим плоский угол, при совместном вращении кольцевого лазера и проверяемой детали относительно неподвижного автоколлиматора.

Недостатком способа является отсутствие учета ширины импульса автоколлиматора, что приводит к снижению точности контроля.

Известно устройство, реализующее способ измерения плоского угла с возможностью учета ширины импульса автоколлиматора, содержащее предметный столик гониометра с установленным контролируемым углом, привод вращения предметного столика гониометра, автоколлиматор с формирователем импульсов, кольцевой лазер, скрепленный с предметным столиком гониометра, формирователь импульсов кольцееого лазера и электронный блок обработки информации.

При измерении плоских углов производится учет шйрины импульсов автоколлиматора.

Однако измерение производится с точностью до целого импульса кольцевого лазера, что обусловливает недостатки способа-прототипа. Поскольку при приходе импульса коллиматора, а точнее его середины, может случиться так, что она будет находиться между. импульсами кольцевого лазера, и таким образом при измерении теряется часть периода импульса кольцевого лазера.

° С учетом того, что у импулъса кольцево-. го лазера имеется определенная угловая цена и она может составлять, например, 0,5-1", то это приводит к недопустимому снижению точности контроля.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет учета дробной части периода сигнала кольцевого лазера.

На чертеже представлены функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, и эпюры, поясняющие, способ.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит предметный столик 2 гониометра с жестко закрепленным плоским углом 1 и кольцевым лазером 3. С предметным столиком гониометра совмещен привод, с помощью которого разворачивается предметный столик 2 гониометра, Автоколлиматор 4 закреплен на осно5 вании предметного столика гониометра.

Контролируемый плоский угол 1 и автоколлиматор 4 оптически связаны. Имеется формирователь 5 импульсов автоколлиматора, фазосдвигающий блок 6, блоки 7 и 8

10 измерения длительности, генератор 9 опорных сигналов, счетчик 10 и блок 11 вычислений.

При этом формирователь 5 импульсов автоколлиматора 4 вырабатывает сигналы в

15 виде прямоугольных импульсов (эпюра 5) при совпадении нормали к граням 1 (51) и II (5н} с оптической осью автоколлиматора 4.

Импульсы кольцевого лазера 3 (эпюра 3) произвольно расположены относительно

20 импульсов автоколлиматора 4, т.е. их передние фронты:е совпадают. а расположены произвольно друг относительно друга, т.е, при измерении может теряться целая часть периода сигнала кольцевого лазера. Фазос25 двигающее устройство своими входами подключено к выходу кольцевого лазера 3 и входу формирователя 5 импульсов. Выход формирователя 5 импульсов подключен, кроме того, к блоку.8 измерения длительно30 сти. Выход фазосдвигающего блока.6 подключен к входам блока 7 измерения длительности и счетчика 10.

Выходы генератора 9 опорных сигналов подключены к .вторым входам блоков 7 и 8

35 измерения длительности. Выходы последних и выход счетчика 10 подключены к входам блока 11 вычислений.

Способ измерения плоского угла многогранной призмы реализуется следующим

40 образом.

При включении питания предметный столик гониометра приводится во вращение и плоский угол 1 модулирует световой поток автоколлйматора 4, При совпадении в

45 пространстве оптической оси автоколлиматора с нормалью к первой отражающей поверхности (I) формирователь 5 импульсов формирует сигналы в виде импульса прямоугольной формы (эпюра 5i). При сов50 падении в пространстве оптической оси автоколлиматора с нормалью к второй грани (отрвжающая поверхность 11) формирователь 5 импульсов формирует сигналы в виде импульса прямоугольной формы

55 (эпюра 5и). Кольцевой лазер 3 вырабатывает импульсы прямоугольной формы (эпера

3). Измеряемый угол определяется суммированием импульсов кольцевого лазера между центрами импульсов 51 и 5ц. Из эпюр

5 и 3 видно, что передние фронты импульсов

1717955 кольцевого лазера не совпадают с передни-. ми и задними фронтами импульсов 5i и 5ц, а следовательно, и середины соответствующих импульсов не совпадают с передними фронтами импульсов кольцевого лазера. 5

Следовательно, очевидно, что при измерении будет потеряна информация об угле, заключенном в неучтенной части периода сигнала кольцевого лазера 3. Сигнал формирователя 5 автоколлиматора 4 поступает .10 на фазосдвигающий блок 6 и блок 8 изме-рения длительности. Фазосдвигающий блок 6 осуществляет привязку передних и задних фронтов сигналов (эпюра 5) к ближайшим передним фронтам сигнала коль- 15 цевого лазера 3 (эпюра 3), следующим соответственно за передними фронтами сиг-" нала первого и второго импульсов автоколлиматора 4 и эа задними фронтами сигнала первого и второго импульсов автоколлима- 20 тора 4 (эпюра 6).

В результате привязки, осуществленной фаэосдвигающим блоком 6, получена новая последовательность (эпюра 6), отличная от исходной последовательности (эпюрэ 5). 25

Это позволяет точно (передние фронты и задние фронты сигнала 6 совпадают с передними фронтами сигнала 3) измерить количество импульсов кольцевого лазера 3 на интервалах времени, задаваемых последо- 30 вательностью 6 (эпюры 10и1, 10м, 10мз), что и делает счетчик 10.

Информация, полученная счетчиком 10, передается в блок 11 вычислений и используется им в дальнейшем. Блок 8 измерения 35 длительности, производит измерение длительности интервалов, задаваемых всеми пер.епадами напряжения сигнала формирователя 5 (5t, 5I1, несдвинутое положение), с помощью заполнения их им- 40 пульсами стабильной высокой частоты от генератора 9 опорных сигналов (эпюры

8Ti, 8тз, 8т5). Полученные сигналы поступают в блок 11 вычислений и используются им для определения угла между гранями t 45 и II. Сигнал фазосдвигающего блока 6 передает привязанный сигнал (эпюра 6) в. блок 7 измерения длительности, а последний измеряет длительность интервалов, задаваемых всеми перепадами напряжения 50 сигнала 6ь бц (сдвинутое положение), с помощью заполнения их импульсами стабильной высокой частоты от генератора 9 (эпюры 7т ., 7т4, 7т6); Полученные сигналы поступают в блок вычисления и используются им для определения угла между гранями t и И.

Полученная информация используется блоком 11 вычислений следующим образом.

По полученным значениям Т (эпюра

8т ), N1, Т2 (эпюра 7т ) блок 11 вычислений определяет количество импульсов N4 на интервале 5i с точностью до дробной части периода сигнала кольцевого лазера. Точность измерения теперь задается частотой генератора 9 опорных сигналов.

По полученным значениям Тз (эпюра

8тз), йг, Т4 (эпюрэ 7т4) блок 11 вычислений определяет количество импульсов N5 на интервале между задним фронтом импульса 5 и передним фронтом импульса 5ц. Точность измерения опять задается частотой генератора 9 опорных сигналов.

По полученным значениям. Т5 (эпюра

8т5), Мз, Т6 (эпюра 7т6) блок 11 вычислений определяет количество импульсов N6 нэ интервале 5п (эпюра 5) с точностью до дробной части периода сигнала кольцевого лазера 3. Точность измерения и здесь задается частотой генератора 9 опорного сигнала.

По определенным значениям N4. N5 и N6 блок 11 вычислений определяет искомый угол из соотношения

Т1 N1/2Т2+ ТЗ М2/Т4+ Т5 ЙЗ!2Т6, Таким образом, предложенное решение обеспечивает более высокую точность измерения плоского угла за счет. учета при измерении дробной части периода сигнала кольцевого лазера.

Формула изобретения

Способ измерения. плоского угла, заключающийся в том, 4TQ устанавливают на предметный столик,гониометра контролируемый плоский угол, приводят вО вращение предметный столик гониометра, формируют посредством автоколлиматорэ электрические импул ьсы, соответствующие моментам совмещения. нормалей к граням плоского угла с оптической осью автоколлиматора, формируют посредством кольцевого лазера, скрепленного с предметным столиком гониометра, последовательность электрических импульсов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, сдвигают посредством фазосдвигающего блока первый импульс с выхода автоколлиматора до совмещения его переднего и заднего фронтов с передними фронтами импульсов кольцевого лазера, следующих за первым импульсом с выхода эвтоколлиматора, сдвигают посредством фазосдвигающего блока второй импульс с выхода автоколлиматора до совпадения его переднего и заднего фронтов с передними фронтами импульсов кольцевого лазера, следующих за вторым

1717955

Составитель Л. Борисюк

Редактор О. Юрковецкая Техред М.Моргентал . 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 импульсом с выхода автоколлиматора, измеряют длительность первого импульса с выхода автоколлиматора Т1 и С выхода фаэосдвигающего блока Т2, измеряют длительность временных интервалов между задним фронтом первого импульса и пере, дним фронтом второго импульса с выхода автоколлиматора Тэ и с выхода фазосдвигающего блока Т4, измеряют длительность второго импульса с выхода автоколлиматора Тэ и с выхода фазосдвигающего блока Т6, измеряют число импульсов Й1.кольцевого лазера на интервале Tz, число импульсов Nz. кольцевого лазера на интервале Т4, число импульсов йэ кольцевого лазера на интервале Тз, рассчитывают число импульсов Nq кольцевого лазера на интервале Т1 из со5 отношения N4 - Т1 N1/Т2, рассчитывают число Ns импульсов кольцевого лазера на интервале Тэ из соотношения Ns = Тэ Nz/T4, рассчитывают число Йе импульсов кольцевого лазера на интервале Тв из соотноше10 ния Ие - Тв Nэ/Те, а измеряемый угол а рассчитывают по формуле а - Т1 .N1/2Т2 + Тэ Nz/Т4 + Ts йэ/2Те.