Устройство для дистанционного контроля углов разворота объекта

 

пц 550529

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслуолик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.05.74 (21) 2037068/28 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.03.77. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 18.05.77 (51) М. Кл. GOIB 11/26

Государственный комитет

Совета Министров СССР

А0 делам изобретений и открытий (53) УДК 531.715.15 (088.8) (72) Автор изобретения

C. T. Цуккерман

Ленинградский институт точной механики и оптики (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ

УГЛОВ РАЗВОРОТА ОБЪЕКТА

Изобретение относится к области измерительной техники, предназначено для дистанционного контроля углов разворота объектов и может найти применение, например, при контроле величины деформаций самолетов, судов и т, п. во время их сборки и эксплуатации, при согласовании нулевых положений установленных на одном объекте астронавигационных приборов.

Известно устройство для контроля углов разворота объекта, содержащее источник поляризованного света, анализатор, фотоприемник, детектор, блок сравнения и регистрации.

В устройстве используется свойство поляризованного света значительно изменять коэффициент прохождения через анализатор при изменении углов, близких к 45 . В этом устройстве через анализатор попеременно пропускаются два пучка света, плоскости поляризации которых наклонены под 45 в разные стороны, Прошедший поток направляется на фотоусилитель, сигналы синхронно детектируются и сравниваются. В случае неравенства сигналов приемная часть разворачивается (вручную или следящим приводом) до их уравнивания, а угол разворота определяется по шкале или иным способом.

Недостатки устройства с поляризованным светом являются: значительное влияние колебаний температуры и питающего напряжения на результаты измерений, что сникает точность контроля и низкие производительность и точность контроля, вызванная тем, что устройство пе имеет датчиков-преобразователей для дистанционной передачи измерений.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство для дистанционного контроля углов разворота объекта, содержащее основание, установленный на нем управляющий блок, выполненный в виде фотоэлектрического автоколлиматора, в фокальной плоскости которого расположена крестообразная крышевидная призма с притупленными ребрами, за ко15 торой установлен конденсор и фотоприемник, и отражающий блок, расположенный на объекте и выполненный в виде объектива и установленного за ним зеркального отражателя.

Четыре грани призмы подсвечиваются четырь2О мя импульсными лампами, питаемыми импульсами тока одной частоты с различным сдвигом фаз и большой скважностью. Если ось отражающей пирамиды и ее грани параллельны оси автоколлиматора и граням крышевидной призмы, то автоколлимационные изображения подсвеченных граней совмещены с ними же, и отраженный поток на фотоприемник не проходит. Если же пирамида наклонена относительно горизонтальных осей или развернута

30 вокруг оси автоколлиматора, то изображения

550529 подсвеченных граней смещаются, и ФЭУ через притупленные ребра попадает часть отраженного пирамидой потока, пропорциональная сумме углов наклонов и разворота. Определение составляющих по величине и знаку производится с помощью сложной электронной системы выделения соответствующих сигналов.

К существенным недостаткам устройства относятся: невысокая точность контроля, вызванная тем, что ввиду большого числа возможных комбинаций, составляющих по величине и знаку практически невозможно независимое и точное получение сигнала по каждой составляющей, и малость линейных перемещений границы засвеченных граней при разворотах и наклонах отражающей части, определяемая требованием, чтобы длина ребер крышевидной призмы давала пучки лучей, укладывающиеся в поперечный размер пирамиды, Кроме того, для передачи информации в

ЭВМ с целью повышения производительности измерений в устройство необходимо введение датчика преооразователя.

С целью повышения точности и производи. тельности контроля управляющий блок данного устройства выполнен в виде двух разнесенных один относительно другого точечных источников света, расположенных в фокальной плоскости объектива, вращающегося цилиндрического модулятора с нанесенными на нем спиралями разного направления угла. подъема и круговой шкалой, установленного так, что ось его вращения перпендикулярна оптической оси обьектива, двух разнесенных один относительного другого фотоприемников установленных в фока":üíîé плоскости объектива, каждый соответственно над источником света и расположенных с внутренней стороны модулятора за его спиралями, дополнительных источников света и фотоприемника, установленных один напротив другого по разные стороны модулятора в плоскости его круговой шкалы, блоков регистрации, соединенных с выходами фотоприемников и блоков обработки сигналов с фотоприемников. Кроме того, для измерения углов по трем координатам центральная часть объектива выполнена в виде плоского зеркала.

На фиг. 1 показана схема предложенного устройства; на фиг. 2 — часть цилиндрической поверхности модулятора с нанесенными на ней спиралями разного направления и круговой шкалой; на фиг. 3 — схема применения устройства при измерении углов по трем координатам; на фиг. 4 — вариант выполнения отражающего блока при контроле в двух перпендикулярных направлениях.

Устройство содер>кит основание (на фигурах не показано), на котором расположены три точечных источника 1, 2 и 3 света, три фотоприемника 4, 5 и 6, модулятор 7, три усилителя 8, 9 и 10 фототоков (блоки регистрации), соединенные с выходами фотоприемников, электронный переключатель 11, соединен5

55 бО

55 ный с выходами усилителей, реверсивный счетчик 12 импульсов, соединенный с переключателем, трп блока 13, 14 и 15 питания точечных источников света и привод 16 модулятора для его вращения, образующие управляющий блок, об.ьектив 17 и зеркальный отражатель

18, установленные на объекте (на фигурах не показан) и образующие отражающий блок.

Кроме того, устройство содержит фотоэлектрический автоколлиматор 19, укрепленный на управляющем блоке, и плоское зеркало 20, укрепленное на центральной части объектива

17 для применения устройства при контроле угловых перемещений относительно трех координатных осей.

Для контроля разворотов в двух перпендикулярных направлениях устройство содержит дополнительный объектив 21 и дополнительный зеркальный отражатель 22, расположенные по отношению к объективу 17 и отражателю 18 под прямым углом (см. фиг. 4).

Работает устройство следующим образом.

В управляющем блоке, укрепленном на основании,,установлены два разнесенных источника света 1 и 2, излучающих модулированный поток в сторону отражающего блока, укрепленного на расстоянии L от управляющего и состоящего из объектива 17 и двугранного зеркального отражателя 18 с углом 90 . Источники света 1 и 2 установлены в фокальной плоскости объектива 17 на расстоянии b между ними поэтому пучки лучей, идущие от каждого излучателя, образуют за объективом параллельный ход лучей. Попадая на зеркальный отражатель 18 с углом 90 (который может быть выполнен в виде призмы или двух зеркал), эти пучки после отражения от его граней возвращаются по тому же направлению и дают изобра>кения m и р (см. фиг. 2) источников света в фокальной плоскости объектива 17 с тем же расстоянием b между ними. Ребро отражателя 18 несколько наклонено назад, чтобы изображения т и р источников света 1 и 2 были перемещены вверх и располагались на поверхности модулятора 7, имеющего форму цилиндра с нанесенными на нем спиральными штрихами А и В, имеющими угол подъема р разного знака,илинейнейкруговой шкалой С (см. фиг. 2). Шкала подсвечивается дополнительным источником 3 света, точечное изображение которого и модулируется штрихами шкалы, а получаемые сигналы поступают на фотоприемник 4 и через усилитель 10 и электронный переключатель 11 (типа триггера) на реверсивный счетчик 12 импульсов.

Измерение угла <р относительного р чзворота обеих частей устройства происходит так.

При вращении модулятора 7 по стрелке спиральный штрих В, пересекая изображение р излучателя, подает через фотоприемник 5, усилитель 8 и электронный переключатель 11 сигнал на реверсивный счетчик 12, который начинает счет импульсов, поступающих от модуляции точечного изображения и штрихами

550529 шкалы Х. Счет импульсов происходит на перемещении модулятора, равном b, когда штрих

В пересечет изобра>кение т излучателя 1 и подает в переключатель 11 сигнал на реверсивный счетчик 12. При дальнейшем движе нии модулятора изображение и будет промодулировано утолщенным штрихом 0 шкалы, а получаемый при этом более длительный сигнал переключит реверсивный счетчик 12 на вычитание (штрих D может быть заменен магнитной меткой). При дальнейшем движении модулятора изображения р и m будут промодулированы штрихом А, имеющим другой знак угла подъема Р, с аналогичным процессом открывания и запирания счетчика 12 на перемещении, равном b, и следовательно, подачей на счетчик такого же числа импульсов. Так как счетчик ко времени прихода штриха А (или аналогично ему, если на барабане нанесены несколько пар штрихов типа А и В) переключен на вычитание, то результатом модулирования изображений р и m штрихами А и В будет тт1ль.

Если же отражающий блок повернут относительно управляющей части, например на угол ð, то изображение р излучателя 2 переместится в положение рт. На основании свойства двугранного отражателя проворачивать изобра>кеттие на двойной угол ррт=2 b ср, при этом перемещение тптриха В и шкалы С по сравнению с предыдущим случаем уменьшится на

Дб= — =2

tg 3 tg II (см. фиг. 2).

Так как угол подъема у штриха А противополо>кен В, то его перемещение при модуляции рт и т увеличится на ту же величину Ab, а в результате модуляции двумя тптрихами изобра>кеппй р! и т на счетчике 12 накопится число импульсов, отвечающее на шкале С величине

2 Дб=4 — .

tg!3

Обозначив линейную пену делетшй шкалы терез t, находим, что число У импульсов на счетчике при повороте на угол qó будет равно

N= = =4

2Ab b

tg,.3

Формула изобретения

1. Устройство для дистанционного контроля углов разворота объекта, содержащее основание, установленный на нем управляющий блок, и отражающий блок, располагаемый нг объекте и выполненный в виде объектива и установленного за нпм зеркального отражателя, отличающееся тем, что, с целью повьппепия точности и производительности контроля, управляющий б.пок выполнен в виде двух разнесенных один относительно другого точечных источников света, расположенных в фокальттой плоскости объектива, вращающегося цплинпрпческого модулятора с нанесенными на не.т спиралями разного направления угла по,пъема п круговой тпкалой, установленного так, что ось его вращения перпендикулярна оптической осН объектива, двух разнесетпптх один отттостттелт ного другого фотопртте тттттков, установ,.тетшых в фокальной плоскости ооъектива. ка>кдьтй соответственно над источником света и распо,поженпых с внутренней стороны модулятора за его спиралями, дополнительных источника света и фотоприемника, устаттовленттьтх один напротив другого по разные стороны модулятора в плоскости его круговой шкалы, блоков регттстрации, сое,пиненньтх с выходахти фотопрттемнит<ов и блоков обработки с тгпалов с фотопртте тттттков.

2. Устройство по п. 1, отл и r а ю щееся тем, что, с целью измерения углов по трем координатам, центральная часть объектива выполнена в виде плоского зеркала.

550529

Составитель В. Горшков

Техред А. Камышникова

Редактор Н. Аристова

Корректор А. Галахова

Заказ 1273/10 Изд. № 271 Тираж 899 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, гК-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2