Способ измерения линейных перемещений объекта



Способ измерения линейных перемещений объекта
Способ измерения линейных перемещений объекта
Способ измерения линейных перемещений объекта
Способ измерения линейных перемещений объекта

 


Владельцы патента RU 2596774:

Закрытое акционерное общество "Научно-проектный институт "Исследование мостов и других инженерных сооружений" (RU)

Способ измерения линейных перемещений объекта основан на том, что лучи двух лазерных дальномеров направляют параллельно на плоскую поверхность, находящуюся на объекте измерений. Линейное перемещение объекта определяют на основании определенных двумя указанными дальномерами расстояний с учётом угла между линией ожидаемого перемещения объекта и плоской поверхностью, а также с учётом расстояния между линиями визирования дальномеров. Технический результат заявленного решения заключается в повышении точности измерения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейной компоненты перемещения объекта при воздействии на него различных силовых факторов. Преимущественное применение изобретение может найти при испытании или мониторинге строительных конструкций.

Известен способ определения расстояния (дальности) до объекта с помощью лазерного дальномера. Способ включает зондирование объекта путем посылки на него серии лазерных импульсов и определения в каждом i-м зондировании временного интервала ti между моментами излучения лазерного импульса и приема отраженного объектом излучения. Для каждого зондирования определяют отсчеты дальности Ri=c·ti/2, где с - скорость света [Патент РФ №2385471]. Дальность, таким образом, измеряется как длина отрезка линии визирования дальномера (лазерного луча) от точки установки дальномера до точки отражения излучения от объекта. Если известно, что объект за время между зондированиями будет перемещаться в направлении линии визирования, то такое перемещение можно, очевидно, определить как разность двух дальностей: Π=Ri+1-Ri. Если же известно, что объект перемещается в каком-либо ином направлении, то определить величину такого перемещения значительно сложнее - для этого надо знать форму, размеры и начальное положение относительно линии визирования дальномера той поверхности, от которой отражается зондирующий импульс, и применять для вычислений достаточно сложные математические формулы. Этот недостаток делает известный способ практически неприменимым для измерения перемещений объекта, не совпадающих по направлению с линией визирования дальномера, что ограничивает функциональные возможности указанного способа.

Такого недостатка не имеет известный способ измерения линейных перемещений объекта [Патент RU №2521220] (прототип), по которому выбирают или размещают на объекте жестко связанную с ним плоскую поверхность таким образом, что она пересекает линию визирования дальномера и линию направления перемещения объекта, направляют на нее линию визирования дальномера и тарируют дальномер, для чего включают его в режим измерений дальности, перемещают дальномер в направлении перемещения объекта на заранее известное расстояние, определяют разность дальностей до и после перемещения дальномера, вычисляют тарировочный коэффициент по формуле:

К=А/r,

где: А - перемещение дальномера;

r - разность дальностей до и после перемещения дальномера, после чего начинают измерения перемещения объекта, величину которых определяют по формуле:

Π=K(Ri+1-Ri)

где Ri и Ri+1 - соответственно предыдущая и последующая дальности до объекта.

Однако в прототипе присутствуют свои недостатки, а именно:

- необходимость механически перемещать дальномер при его тарировке затрудняет применение способа в полевых условиях, так как требует квалифицированных действий оператора;

- в процессе эксплуатации возможно снижение точности тарировки из-за естественного износа или загрязнения элементов устройства для перемещения дальномера.

Технический результат изобретения состоит в упрощении применения способа в полевых условиях и повышении точности измерений.

Для этого измерения проводят двумя дальномерами, линии визирования которых направляют параллельно на известном расстоянии друг от друга и в одной плоскости с вектором ожидаемого перемещения. Это аналогично физическому перемещению при тарировке одного дальномера на известную величину и в известном направлении. Затем включают оба дальномера в режим измерений и вычисляют перемещение объекта по формуле:

где: R=Ri+1-Ri - разность дальностей после и до перемещения объекта по любому из дальномеров;

r=R2-R1 - разность дальностей первого и второго дальномеров;

h - расстояние между линиями визирования дальномеров;

α - угол между линией (вектором) ожидаемого перемещения объекта и плоской поверхностью.

Поскольку положение вектора перемещения известно из проектных расчетов объекта, то угол α легко определить из его чертежей, а в случае если плоская поверхность специально размещена на объекте, и из геометрии размещения такой поверхности.

Неплоскостность выбранной поверхности, а также угловое перемещение в процессе измерений объекта или дальномеров приводят к снижению точности измерений. Поэтому дополнительно контролируют условие равенства разностей измерений дальностей по каждому из двух дальномеров и делают выводы о точности проведенных измерений.

На фигуре 1 изображена схема проведения измерений прогиба моста. Ход лучей лазеров дальномеров показан утолщенными линиями, конечное положение моста - штрихпунктирными линиями, вектор перемещения объекта и геометрические построения - тонкими линиями. На фигуре 2 показан пример устройства для установки дальномеров.

Реализация способа показана на примере измерения прогиба пролета моста, т.е. вертикального плоскопараллельного перемещения объекта 9. В качестве плоской поверхности выбран элемент пролета моста, образующий с вертикалью угол α, величина которого известна из чертежа пролета. При начале работ лазерные лучи дальномеров 1 и 2, отстоящие друг от друга на величину h=АС, направляют на выбранную поверхность объекта 9, и они отражаются от нее в точках А и В. Тогда разность дальностей дальномеров составит r=R2-R1=ВС. Нагружаем мост, пролет перемещается на величину П=AM. Поскольку поверхность плоская и угловое положение дальномеров 1 и 2 и объекта 9 не изменилось, разность новых дальностей по каждому дальномеру будет одинаковой и равной R=АЕ=BD. Треугольники АМЕ и FMD подобны по двум углам, откуда, выразив их стороны через известные величины R, r, h и α, после некоторых преобразований получим:

Нетрудно убедиться, что формула справедлива для всех соотношений направлений перемещения и расположения поверхности объекта при условии, что учитывается знак угла по общепринятому правилу отсчета.

Установку дальномеров в приведенном выше примере можно осуществить с помощью установочного устройства (фиг. 2). Дальномеры 1 и 2 закреплены в корпусе 3 с возможностью их юстировки на параллельность лучей лазеров. Корпус 3, в свою очередь, через ось 4 и зажим 5 закреплен на подставке 6. Перемещение корпуса 3 по осям координат осуществляется поворотом его вокруг оси 4 и сферы 7, а фиксация в нужном положении - гайкой 8.

Установив подставку 6 на неподвижную поверхность, включают дальномеры 1 и 2 в режим непрерывных измерений и, отпустив гайку 8, направляют их лучи на выбранную (или установленную) на объекте плоскую поверхность. Вертикальность плоскости лучей контролируют, например, с помощью отвеса или строительного уровня, по положению стенки корпуса 3 и затягивают гайку 8. Дальномеры готовы к проведению измерений.

1. Способ измерения линейных перемещений объекта, состоящий в том, что лазерным дальномером проводят не менее двух измерений дальности до объекта и перемещение объекта определяют по разности соседних измерений, причем линию визирования дальномера направляют на жестко связанную с объектом плоскую поверхность, которую выбирают или размещают на объекте таким образом, что она пересекает линию визирования дальномера и линию направления перемещения объекта, отличающийся тем, что измерения проводят двумя дальномерами, линии визирования которых направляют параллельно на известном расстоянии друг от друга и в одной плоскости с вектором ожидаемого перемещения, включают оба дальномера в режим измерений и вычисляют перемещение объекта по формуле:

где: R=Ri+1-Ri - разность дальностей после и до перемещения объекта по любому из дальномеров;
r=R2-R1 - разность дальностей первого и второго дальномеров;
h - расстояние между линиями визирования дальномеров;
- угол между вектором ожидаемого перемещения объекта и плоской поверхностью.

2. Способ измерения линейных перемещений объекта по п. 1, отличающийся тем, что контролируют условие равенства разностей измерений дальности по каждому из двух дальномеров.



 

Похожие патенты:

Датчик для дальномера имеет чувствительный элемент и оптическое экранирующее устройство. Чувствительный элемент имеет первую детектирующую часть для детектирования измерительного излучения и вторую детектирующую часть для детектирования контрольного излучения.

Изобретение относится к области вооружений и может быть использовано в неконтактных взрывателях боеприпасов. Способ приведения в действие инициатора газодинамического импульсного устройства включает обнаружение объекта.

Лазерный дальномер содержит импульсный полупроводниковый лазер, оптическую систему, генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов, устройство с индикатором, ключевую схему, фотоприемник, линию задержки, схему совпадения.

Изобретение относится к оптическим устройствам для определения расстояний до объекта. Устройство включает источник излучения модулированного бинарного оптического сигнала, генератор создания модуляции в виде бинарной последовательности максимальной длины, генератор тактового сигнала, светочувствительный элемент детектирования отраженного от объекта сигнала, аналогово-цифровой преобразователь, модуль вычисления корреляции излученного и отраженного сигналов, модуль порогового обнаружения сигнала, модуль вычисления расстояния до определяемого объекта по временной задержке отраженного сигнала.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения малых высот полета летательного аппарата. Достигаемый технический результат - расширение диапазона измеряемых высот летательного аппарата.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в легкой атлетике преимущественно для измерения прыжков в длину и тройных прыжков. Устройство для измерения дальности горизонтальных прыжков в легкой атлетике состоит из двух лазерных приборов, один из которых установлен на каретке с отражателем, передвигающейся по станине вдоль прыжковой ямы, а другой является дальномером, находящимся в районе планки для отталкивания и направляющим лазерный луч в отражающую пластинку, расположенную на каретке.

Изобретение относится к способу и устройству определения наклонной дальности до цели. Сущность изобретения состоит в том, что при посылке лазерного излучения в направлении цели верхний край поля излучения передающего канала, включающего передающую оптическую систему и излучатель, совмещают с направлением на цель, в приемном канале осуществляют регистрацию, усиление и оптимальную фильтрацию сигнала с измерением момента максимума отфильтрованного сигнала.

Изобретение относится к лазерной дальнометрии. Лазерный дальномер содержит приемное устройство и передающее устройство, включающее объектив излучателя и лазерный излучатель, эквивалентное тело свечения которого габаритами А×В расположено в фокальной плоскости объектива излучателя.

Изобретение относится к лазерной технике к аппаратуре лазерной дальнометрии. Лазерный дальномер содержит приемное устройство и передающее устройство, включающее объектив излучателя и лазерный излучатель, эквивалентное тело свечения которого габаритами А×В расположено в фокальной плоскости объектива излучателя.

Дальномер имеет частично совмещенные визирный, излучающий, приемный и проекционный каналы. Объективы всех каналов выполнены двухкомпонентными, первый компонент объектива визирного канала входит в состав объектива приемного и излучающего каналов.

Датчик для дальномера имеет чувствительный элемент и оптическое экранирующее устройство. Чувствительный элемент имеет первую детектирующую часть для детектирования измерительного излучения и вторую детектирующую часть для детектирования контрольного излучения.

Лазерный дальномер содержит импульсный полупроводниковый лазер, оптическую систему, генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов, устройство с индикатором, ключевую схему, фотоприемник, линию задержки, схему совпадения.

Способ определения пространственного положения объектов обеспечивает облучение объекта через двумерную дифракционную решетку, что обеспечивает образование матрицы смежных оптических каналов.

Способ измерение расстояния до объектов, их угловых координат и взаимного расположения включает в себя облучение во множестве направлений, перекрывающих в совокупности поле обзора и образующих матрицу смежных оптических каналов, каждому оптическому каналу ставится в соответствие определенное угловое направление, а дальность до точки объекта вычисляется в оптических каналах поочередно в соответствии с заданной последовательностью.

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно, к устройствам наблюдения объектов и прицеливания, а также к устройствам для наведения управляемых ракет на цель по лазерному лучу, и может быть использовано в системах управления огнем объектов бронетанковой техники.

Изобретение касается прецизионного датчика расстояния. Особенностью указанного датчика является то, что приемная схема выполнена двухканальной и состоит из оптической системы, включающей две ромб-призмы и два отклоняющих клина, и приемной проекционной системы, включающей цилиндрическую линзу и сферический объектив, а в качестве фотодетектора использована двухкоординатная ПЗС-матрица, выход которой подключен к персональному компьютеру или контроллеру.

Способ определения дальности и скорости удаленного объекта заключается в многократном зондировании объекта импульсами лазерного излучения, приеме и регистрации отраженного объектом сигнала с его привязкой к импульсам стабильной тактовой частоты и статистической обработке зарегистрированных данных.

Изобретение относится к устройству для автоматического определения высоты и вертикальной скорости летательного аппарата. Устройство содержит лазерный передатчик, приемник отраженного объектом излучения, последовательно включенные многоканальный накопитель, связанный с тактовым генератором, и измеритель дальности.

Изобретение относится к способу определения высоты и вертикальной скорости летательного аппарата. Способ включает в себя многократное зондирование объекта импульсами лазерного излучения, прием и регистрацию отраженного объектом сигнала с его привязкой к импульсам стабильной тактовой частоты, образующим ячейки дальности, и статистическую обработку зарегистрированных данных.

Изобретение относится к измерительной технике определения высоты и вертикальной скорости летательного аппарата. Устройство обеспечивает возможность работы в двух режимах.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения положения трубопровода в пространстве при эксплуатации и строительстве магистральных и технологических нефте-, нефтепродуктопроводов.
Наверх