Лазерное устройство для проведения измерений с повышенной точностью


 


Владельцы патента RU 2506538:

Общество с ограниченной ответственностью "Си Тех" (RU)

Изобретение относится к устройствам измерений с использованием бесконтактных оптических устройств на основе лазеров и триангуляционных датчиков. Устройство содержит импульсный лазер, триангуляционные датчики, один из которых является основным и управляет лазером и остальными датчиками, и устройство для обеспечения сетевого взаимодействия. Импульсный лазер позволяет увеличить свою мощность до уровня, достаточного, чтобы освещение, создаваемое прямыми солнечными лучами, не влияло на точность измерений и сохраняло безопасность устройства, сократив время излучения. Управление временем и количеством импульсов осуществляется триангуляционными датчиками с помощью синхронизированных импульсов. Технический результат заключается в обеспечении возможности получения точного результата измерений даже на объектах, освещенных прямыми лучами солнца. 1 ил.

 

Заявленное изобретение относится к устройствам измерений, а именно к устройствам на основе лазеров и триангуляционных датчиков, может быть использовано на лесозаготовительных и лесоперерабатывающих предприятиях для учета древесины.

Известна система лазерной триангуляции [US №7460250 В2, G01B 11/24. Laser triangulation system / John Keightley, Langley (CA); Cunha, Delta (CA) - 10/971,070; Filed: Oct. 25, 2004; Date of Patent: Dec. 2, 2008], содержащая в своем составе одну или две CMOS камеры, служащие триангуляционными датчиками, и один или два лазерных генератора линий.

Однако недостаток данной системы в том, что используемые в ней лазеры с непрерывным режимом работы не могут обеспечить нужной мощности при приемлемом уровне безопасности. Это обусловлено особенностями самих лазеров, так как при работе в непрерывном режиме мощность обратно пропорциональна безопасности. А при допустимом уровне безопасности мощности лазеров недостаточно, чтобы обеспечить точность измерений хорошо освещенных объектов, например под прямыми лучами солнца, аналогичную точности измерений слабо освещенных объектов.

Известно также устройство для определения внутренней поверхности объекта [RU №02270979, G01B 11/24. Устройство для определения профиля внутренней поверхности объекта / Венедиктов Анатолий Захарович (RU), Демкин Владимир Николаевич (RU), Доков Дмитрий Сергеевич (RU) - 2003121571/28; заявлено 11.07.2003; опубл. 27.02.2006], включающее в себя лазер, отражатели, связанные с механизмом вращения, и приемник отраженного от поверхности объекта лазерного луча, между лазером и отражателями расположен расщепитель лазерного луча, а отражатели выполнены в виде двух зеркал, симметрично установленных на механизме вращения, снабженном средствами для углового сканирования зеркал относительно оси упомянутого механизма.

Недостатком этого устройства является то, что присутствует проблема снижения точности измерений при увеличении освещенности объекта измерений, что не позволяет использовать это устройство при ярком освещении.

Задачей данного изобретения является создание такого лазерного устройства, которое при увеличении освещенности объекта измерения не снижало бы точность измерений и давало бы возможность использовать его даже под прямыми лучами солнца. В этом состоит технический результат изобретения.

Существенным признаком изобретения является то, что оно содержит лазер, который работает в импульсном режиме; триангуляционные датчики, один из которых является основным и управляет лазером и остальными датчиками; устройство для обеспечения сетевого взаимодействия. Импульсный лазер позволяет увеличить свою мощность до уровня, достаточного, чтобы освещение, создаваемое прямыми солнечными лучами, не влияло на точность измерений и сохраняло безопасность устройства, сократив время излучения, при этом управление временем и количеством импульсов осуществляется триангуляционными датчиками с помощью синхронизированных импульсов.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого лазерного устройства. Лазерное устройство для проведения измерений с повышенной точностью состоит из лазера, работающего в импульсном режиме - 1, триангуляционных датчиков - 2, линий связи - 3, между лазером - 1 и датчиками - 2 устройства обеспечения сетевого взаимодействия - 4.

Как работает лазерное устройство

Если в состав входит только один триангуляционный датчик, то как только он начинает захват изображения, он посылает сигнал на лазер. Получив этот сигнал, лазер генерирует прямую линию света. После обработки изображения с линией триангуляционный датчик начинает захват следующего кадра и посылает очередной импульс.

Если триангуляционных датчиков больше одного, то один из них назначается главным, а остальные считаются второстепенными. Главный датчик, как и в предыдущем случае, посылает сигналы для синхронизации. При этом сначала сигнал посылается на второстепенные датчики, чтобы они успели начать захват изображения до появления линии, а уже затем на лазер. Лазер генерирует краткосрочный импульс, все триангуляционные датчики обрабатывают кадр с линией света, после чего ждут следующего импульса.

При этом импульсная природа линии света от лазера позволяет делать ее мощнее, чем у лазеров с постоянным режимом работы. А небольшое время излучения позволяет прибору оставаться безопасным.

Таким образом, предложенное лазерное устройство для проведения измерений с повышенной точностью обеспечивает устойчивое получение достоверных результатов измерений даже на объектах, освещенных прямыми лучами солнца.

Лазерное устройство для проведения измерений, отличающееся тем, что оно содержит лазер, работающий в импульсном режиме; триангуляционные датчики, один из которых является основным и управляет лазером и остальными датчиками; устройство для обеспечения сетевого взаимодействия; импульсный лазер позволяет увеличить свою мощность до уровня, достаточного, чтобы освещение, создаваемое прямыми солнечными лучами, не влияло на точность измерений, сохраняя безопасность устройства путем сокращения времени излучения, при этом управление временем и количеством импульсов осуществляется триангуляционными датчиками с помощью синхронизированных импульсов.



 

Похожие патенты:

Способ для позиционирования объекта, топографию поверхности которого получают на сенсорной системе, имеющей комплект двигателей для вращения объекта вокруг оси двигателя, перпендикулярной оптической оси сенсорной системы, и для перемещения объекта в направлениях X, Y и Z, содержит этапы: определяют позицию оси двигателя относительно базовой позиции в базовой системе координат; позиционируют сенсорную систему и/или объект в желаемой позиции и получают рельефную карту области в зоне обзора сенсорной системы; рассчитывают нормаль, отображающую топографию рельефной карты области; определяют угловое расхождение между нормалью и оптической осью сенсорной системы и сопоставляют его с пороговым углом для определения того, перпендикулярна ли поверхность области оси сенсорной системы.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на железнодорожном транспорте для бесконтактного измерения профиля железнодорожных колес с помощью мобильных лазерных триангуляционных датчиков.

Устройство может быть использовано для контроля формы поверхностей оптических деталей, а также для измерения неоднородностей оптических материалов. Устройство содержит осветитель, конденсор, задающий и анализирующий пространственные фильтры, приемно-регистрирующее устройство.

Изобретение относится к области стереоскопии для получения трехмерной информации об объекте на основе пары двумерных изображений этого объекта. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для бесконтактного оптического измерения физических параметров прозрачных объектов, как-то профиля, толщины стенки.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам измерения деформаций длинномерных конструкций, например артиллерийских стволов различных длин и калибров.

Система содержит световой проектор для проецирования на поверхность объекта картины структурированного света, устройство съемки изображения упомянутой картины и вычислительное устройство для определения формы объекта. Проектор содержит источник света, слайд с картиной слайда и объектив, характеризующийся вершиной объектива. Устройство съемки изображения содержит объектив, характеризующийся вершиной объектива. Форму объекта определяют с использованием триангуляционного алгоритма, основанного на соответствии между точками на картине слайда и упомянутом изображении. Картина слайда содержит множество кодированных элементов, характеризующихся параметром, определяющим форму, длину или толщину кодированного элемента. Кодированные элементы распределены в первую или вторую группу. На поверхности слайда определены первая и вторая воображаемые линии слайда. Первая воображаемая линия определена пересечением между поверхностью слайда и первой плоскостью, проходящей через вершины объективов. Вторая воображаемая линия определена пересечением между поверхностью слайда и второй плоскостью, проходящей через вершины объективов. Кодированные элементы первой и второй групп расположены вдоль первой и второй воображаемых линий. Технический результат - обеспечение быстрого и точного измерения координат световой структуры, спроецированной на поверхность сложной формы. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к бесконтактным методам получения больших объемов информации для создания детальных трехмерных цифровых и графических моделей, как сложно профильных изделий, так и объемных конструкций. Способ заключается в следующем: на каждую измеряемую поверхность измеряемого объекта (тела) наносят маркерные точки соответственно. На периферии измеряемого объекта (тела) закрепляют выступающие за пределы его контура точечные маркеры, видимые одновременно с тех же ракурсов, что и поверхности, форму и взаимное положение которых требуется определить. Затем с помощью двух измерительных видеокамер, установленных в положение, из которого видна поверхность, определяют координаты маркерных точек поверхности и точечных маркеров в системе координат, связанной с положением измерительных камер для первой поверхности. Видеокамеры устанавливают в положение, из которого видна другая поверхность, и при их помощи снова определяют координаты маркерных точек поверхности и точечных маркеров уже в системе координат второй поверхности, связанной с новым положением измерительных камер. Технический результат - снижение трудоемкости измерения и контроля размеров и формы размеров, формы объекта (тела). 2 ил.

Устройство относится к измерительной технике и может быть применено для выявления повреждений внутренней поверхности длинномерных труб и определения формы их поперечного сечения. Данное устройство позволяет повысить точность выявления поверхностных дефектов с одновременным обеспечением возможности определения формы поперечного сечения трубы. Предложенное устройство для диагностики состояния внутренней поверхности трубы включает в себя измерительный блок, который содержит источники освещения контролируемой внутренней поверхности, в качестве которых выступают четыре полупроводниковых лазера, корпус измерительного блока, который подключен к блоку регистрации и обработки информации, измерительный блок имеет возможность перемещения внутри трубы. При этом четыре полупроводниковых лазера выполнены с возможностью регистрации электрического сигнала на p-n-переходе при попадании в резонатор лазера излучения, отраженного от внутренней поверхности трубопровода. 2 ил.

Способ анализа поверхности подлежащих открыванию по меньшей мере частично закрытых отверстий конструктивного элемента после нанесения покрытия, в котором конструктивный элемент измеряют с незакрытыми отверстиями в состоянии без покрытия и генерируют модель маски с помощью измерения посредством лазерной триангуляции. Модель содержит по меньшей мере положение отверстий и ориентацию их продольных осей. Выполняют измерение с помощью лазерной триангуляции снабженного покрытием конструктивного элемента и закрытых за счет этого по меньшей мере частично отверстий. Созданный так комплект данных представляет модель покрытия. Модель маски сравнивают с моделью покрытия для обеспечения возможности обнаружения закрытых отверстий. Наилучшее возможное соответствие модели маски и модели покрытия определяют посредством итерации. Технический результат - обеспечение определения положения и ориентации осей отверстий после нанесения покрытия. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Раскрыты измерительные способ и устройство для считывания формы с помощью многожильного волокна. Изменение оптической длины выявляется в некоторых из жил многожильного волокна до некоторой точки на многожильном волокне. Местоположение и/или направление наведения определяются в точке на многожильном волокне на основании обнаруженных изменений оптической длины. Точность определенного местоположения является лучшей, чем 0,5% оптической длины многожильного волокна до точки на многожильном волокне. Технический результат - определение формы участка многожильного волокна на основании изменений оптической длины. 3 н. и 38 з.п. ф-лы, 40 ил.

Изобретение относится к способу для дистанционного контроля профиля поверхности катания колеса железнодорожного состава. В указанном способе измерения параметров колес движущегося железнодорожного состава освещают поверхность колеса лазерными лучами и измеряют параметры рассеянного света, однозначно отображающие динамические параметры колеса, одновременно измеряют локальные линейные скорости в двух точках на разных известных расстояниях от рельса. Мгновенную угловую скорость находят как отношение разности измеренных локальных скоростей к расстоянию, равному разности расстояний от этих точек до поверхности рельса. Мгновенный радиус вращения находят как отношение локальной скорости движения оси колеса в направлении, параллельном рельсу, к мгновенной угловой скорости. В свете, рассеянном поверхностью катания, измеряют и регистрируют доплеровские сдвиги частоты по всей траектории пересечения лазерного луча с поверхностью катания. Профиль поверхности катания получают как произведение радиуса круга катания колеса на доплеровский сдвиг частоты в свете, рассеянном в точке траектории пересечения лазерного луча с поверхностью катания, нормированный на доплеровский сдвиг частоты в свете, рассеянном в точке, соответствующей радиусу круга катания. Технический результат - повышение точности измерения профиля поверхности катания колес движущегося железнодорожного состава. 3 ил.

Описаны способ и система формирования пространственного изображения, в общем, для металлических поверхностей с зеркальной характеристикой и, в частности, для баллистических улик, при этом используют фотометрическое стерео путем определения и решения множества систем нелинейных уравнений, содержащих диффузный член и зеркальный член, с тем, чтобы определить поле N(x, y) векторов нормалей к поверхности и использовать N(x, y) для определения пространственной топографии Z(x, y). 3 н. и 17 з. п. ф-лы,9 ил.

Изобретение относится к оптико-электронным приборам и может быть использовано для измерения профиля тоннелей. Согласно способу, формируют узкий световой пучок с помощью блока подсветки, направляют его на поверхность тоннеля с помощью зеркала, наклоненного к оси тоннеля и принадлежащего блоку подсветки, формируют сечение профиля тоннеля в виде последовательно подсвеченных за счет вращения указанного зеркала участков, регистрируют их изображения видеокамерой и направляют оптическую ось видеокамеры в центр кольцевой зоны изменения радиуса тоннеля с помощью зеркала, принадлежащего видеокамере. Видеокамеру с ее зеркалом вращают вокруг оси тоннеля синхронно с вращением зеркала блока подсветки. Далее сопоставляют изображения участков с участками эталонного профиля и выявляют изменения радиуса сечения профиля. Угол наклона оптической оси видеокамеры к оси тоннеля определяют по формуле где R - радиус сечения эталонного профиля тоннеля; ΔR - ширина кольцевой зоны изменения радиуса сечения профиля тоннеля; b - расстояние между зеркалом блока подсветки и зеркалом видеокамеры вдоль оси тоннеля; φ1 - угол наклона зеркала блока подсветки к оси тоннеля. Технический результат - уменьшение погрешности измерения радиуса сечения профиля. 2 н.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области сенсорного управления координатными станками и может выполнять роль устройства защиты оператора и устройства автоматического отслеживания правильности исполнения программы обработки изделия. Устройство содержит инфракрасную сенсорную рамку, блок обработки информации, связанный с блоком обмена данными, выполненным с возможностью подключения к компьютеру станка, а также блок визуализации в виде цифрового проектора. При этом упомянутая рамка выполнена с прямоугольным контуром с возможностью размещения на поверхности рабочего стола станка и включает в себя линейки инфракрасных светодиодов и противолежащих им инфракрасных фотодатчиков. Изобретение позволяет создать сенсорный интерфейс разработки программ обработки изделия и управления координатным станком, а также упростить и создать более безопасные условия работы оператора. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении отклонений округлости сечений крупногабаритных тел вращения. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений округлости и снижение трудоемкости измерительного процесса. Указанный технический результат достигается при измерении отклонений от круговой формы сечений корпусов цилиндрических вставок судов или подводных лодок, при котором размечают на внутренней поверхности обшивки корпуса контрольные точки в плоскости каждого контролируемого сечения и устанавливают на них отражатели, а внутри корпуса размещают измерительное устройство типа лазерного тахеометра. Сканируют контрольные точки, координаты контрольных точек передают на компьютер, который накапливает результаты замеров, затем последовательно перебазируют измерительное устройство относительно координат корпуса для дальнейшего сканирования всего массива контрольных точек сечений. Повышение точности и достоверности измерения отклонения от круговой формы корпусных конструкций обеспечивается охватом полного массива координат точек разметки без их пропусков и применением высокоточного лазерного инструмента с погрешностью измерения не более ±0,3 мм. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.
Наверх