Устройство для определения нап-равления наклона об'екта

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Соаетсннх

Соцнаннстнческнх

Реснубннк

«и841607 (6! ) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 141077(21) 2534705/18-10 (5l) М. Ifi. (23) Приоритет (32) 15 10. 76

G 01 С 9/12

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (3! ) 76 11511-2 (33) Швеция (И) УДК 528.541 (088 8) Опубликовано 2306.81 .Бюллетень ЭЙ 23

Дата опубликования описания 230681

/ У 44)-, „

l (72) Автор изобретения

Иностранец

Ларс A.Бергквист (Швеция) (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ

НАКЛОНА ОБЪЕКТА

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам угловой индикации между двумя частями при определении угла наклона объекта от вертикали.

Известно устройство для индикации углового перемещения, действие которо10 основано на использовании муарового эффекта, Устройство содержит оптические элементы, с нанесенными на них растрами с разными шагами, образующими при взаимном перемещении (повороте) муаровый узор (1) .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае-.

)5 мому результату является устройство. для определения направления наклона объекта, содержащее корпус, неподвижную и подвижную части с нанесенными на них растрами, образующими при наложении и взаимном повороте указанных частей муаровые узоры, причем растры нанесены на подвижную и неподвижную части с разным:шагом (2) .

Цель изобретения — упрощение определения направления наклона.

Цель достигается тем, что в устройстве для определения направления наклона объекта, содержащем корпус, неподвижную и подвижную части с нанесенными на них растрами, образующими при наложении и взаимном повороте укаэанных частей муаровые узоры, причем растры нанесены на подвижную и неподвижную части с разными шагом, растры, нанесенные на неподвижной части, разделены на несколько смежных эон квадратной или прямоугольной форвы, в каждой иэ которых растры имеют разный шаг, отличный от шага растра соседней зоны и шага растра соответствующей зоны, нанесенного на неподвижной части.

Кроме того, неподвижная часть разделена на три параллельные зоны,причем растр центральной эоны имеет шаг отличный от одинакового шага эон, окружающих центральную зону, а шаг растра подвижной части равен по величине половине шага центральной и окружающих ее эон.

При этом на неподвижной и подвижной частях растры расположены в четырех зонах, выполненных в виде четырех квадрантов, причем растры в двух, диагонально расположенных квадраитах имеют одинаковый шаг.

A неподвижная часть с растром установлена с возможностью поворота и

841607 стопорения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

На фиг. 1 схематически показ аны неподвижные и подвижные части,с нанесенными на них растрами (первый вариант); на фиг. 2 — фронтальная проекция устройства, выполняющего роль пуэырькового уровня; на фиг. 3 — сечение устройства; на фиг. 4 — 6— дисковые решетки (растры), причем каждый иэ рисунков показывает индикацию в основном положении дисковых решеток по отношению друг к другу„. на .фиг. 7 и 8 — первая и вторая ди& ковые решетки с четырьмя зонами (второй вариант) ° на фиг. 9 — прямоугольная решетка; на фиг. 10 — 12 дисковые решетки, каждый из рисунков показывает индикацию основного положения из дисковых решеток по отноше-, нию друг к другу.

Изобретение, применимо к устройствам, использующимися в качестве пу" эырьковых уровней. При таком примененни растр с одним шагом нанесен на неподвижной части, а растр с другим шагом — на подвижной части, которая конструируется таким образом, что при действии силы тяжести устанавливается в определенном положении, при котором центр тяжести подвижной части располагается со смещением от оси вращения подвижной части.

Очевидно, что подвижная часть будет всегда устанавливаться в определенное положение, с расположением центра тяжести по вертикали ниже оси вращения. Муаровый узор, образующийся при этом между узорами неподвижной части и подвижной части, когда неподвижная часть с кромкой или торцом, используемым для этой цели, прикрепляется к точно горизонтальной или вертикальной части, будет принимать определенную и легко распознаваемую форму. Простая реализация устройства, предназначенного для использования в качестве наклономера, включает в себя неподвижную часть в виде корпуса, в котором для вращения расположена подвижная часть с центром тяжести, смещенным относительно оси вращеяия:, и окно индикации для наблюдения муарового узора.

На фиг. 1 показаны две дисковые решетки (растры) 1 и 2, состоящие из круглого диска, снабженного множест,вом непрозрачных линий, составляющих решетку, Первая дисковая решетка 1 крепится на неподвижной части, а вто- рая 2 — на подвижной части. Дисковая решетка 1 имеет шаг 3, отличающийся .от .шага 4 на второй дисковой решетке 2. Первая дисковая решетка 1 снаб- 60 жена тремя параллельными областями

5 — 7 с решетками, каждая из областей имеет решетки, отличающиеся от решеток в соседних областях. Вторая дисковая решетка 2 снабжена только одной решеткой 4 ° Области 5 и 7 имеют маньший шаг, чем центральная область

6. Непрозначные линии 8 имеют равную ширину в трех областях 5 - 7 на дисковой решетке 1 и на дисковой решетке 2, Линии 8 имеют ширину порядка

0,6 мм. Расстояние между линиями центральной области 6 составляет около 0,2 мм, в областях 5 и 7 — около

0,4 мм, в решетке 4 — около О, 3 мм.

Интерференция, возникающая между решетками описанного типа, приводит к отчетливым узорам в различных положениях решеток 1 и 2 °

На фиг. 2 приведено устройство, используемое в качестве пузырькового уровня. Оно содержит неподвижную часть

9 в виде квадратного корпуса (фиг.3), содержит внутреннюю полость 10 в виде цилиндра, в которой монтируется подвижная часть в виде второй дисковой решетки 2 таким образом, что она вращается вокруг горизонтальной оси

11 вращения. Решетка 2 имеет форму круглого диска с плоскопараллельныьи сторонами и может быть изготовле.на из прозрачного пластического материал а, Центр тяжести диска смещен от оси11 вращения, Корпус 9 имеет индикационное окно 12, расположенное выше оси 11 вращения (фиг. 2) .

При прохождении света через две решетки создается интерференционное изображение за счет интерференции между непрозрачными линиями 8 и прозрачными промежутками между линиями на первой дисковой решетке и решеткой на втором диске.

На фиг, 4 — 6 показаны три тийа интерференционного изображения, которые создаются двумя дисковыми решетками 1 и 2.

Выполнение дисковых решеток 1 и

2 приводит к тому, что могут быть получены три различных интерференционных изображения, когда решетки

5 — 7 комбинируются со второй дисковой решеткой 2.

Когда решетки 1 и 2 имеют положение, при котором линии 8 дисковой решетки параллельны, получается интерференционная картина, которая состоит из существенно отличающихся трех .широких темных полос 13 — 15, параллельных линиям решетки (фиг. 4). Каждая широкая полоса 13 — 15 Располагается по центру в каждой области

5 — 7. Линии 13 — 15 составляют узор, чувствительный к-вращению первого диска по отношению ко второму, так как при небольшом угле между линиями решетки 1 и 2 дисков широкие линии

13 — 15 не будут параллельными по всей длине.

При вращенни второй дисковой решетки 2 против часовой стрелки на малый угол относительно к первой дисковой решетке создается интерферен841607 горизонтальной плоскости, в то время, как решетка диска 17 устанавливается параллельно с горизонтальной плоскостью под действием ее центра тя, жести, располагаемую снаружи от центра ее вращения.

Когда дисковые решетки 18 и 19 на дисках 16 и 17 параллельны друг другу, получается интерференционное изобрежение, состоящее из широких черных полос 26, параллельных непрозрачным линиям 8 (фиг. 10) °

Если дисковая решетка 17 поворачивается по часовой стрелке по отношению к дисковой решетке 16, получается интерференционное изображение

27, имеющее форму ромба .(фиг. 11), при повороте дисковой решетки 17 против часовой стрелки относительно решетки 16, интерференционное изобра кение имеет форму креста (фиг. 12).

Когда дисковая решетка 17 поворачивается rro отношению к дисковой решетке 18 сначала по часовой стрелке, а затем против, то ромб 27 сжимается до полоски 26 (фиг. 10), которая при продолжающемся повороте против часовой стрелки разделяется на крестообразное изображение 28 (фиг. 12),.

Устройство обеспечивает четкую и легко воспринимаемую информацию о наклоне неподнижной части 9 по отношению к определенному положению и о направлении угла наклона от этого положения.

Формула изобретения

1. Устройство для определения направления наклона объекта, содержащее корпус, неподвижную и подвижную части с нанесенными на них растрами, образующими при наложении и взаимном повороте указанных частей муаро- вые узоры, причем растры нанесены на поднижнуЮ и неподвижную части с разными шагом, отличающее с я тем, что, с целью упрощения определения направления наклона, растры, нанесенные на неподнижной части, разделены на несколько смежных зон, квадратной или прямоугольной форьн, н каждой иэ которых растры имеют разный шаг, отличный от шага растра соседней эоны и от шага растра соответствующей зоны, нанесенного на подвижной части.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что неподвижная часть разделена на три параллельные эоны, причем растр центральной зоны имеет шаг, отличный от одинакового шага зон, окружающий центральную зону, а шаг растра подвижной части ранен по величине половине шага центральной и окружающих ее зон.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что на неподционный узор (фиг. 5), наружные по.лосы 13 и 15 располагаются под углом с наклоном вправо, в то время, как центральная полоса 14 имеет наклон влево. Концы центральной полосы соединяются с концами наружных полос

13 и 15, образуя фигуру н ниде

При повороте дисковой решетки

2 по часовой стрелке на малый угол относительно первой создается узор в виде;7, являющийся зеркальным изображением фигуры Е. первого случая (фиг. 6) .

Таким образом, устройство показывает направление наклона поверхности по отношению к горизонтальной или вертикальной плоскости. 15

Если устройство используется как пузырьковый уровень, только первая дисковая решетка может поворачивать. ся и фиксироваться в двух положениях, перпендикулярных друг другу, 20 например, когда линии 8 решетки параллельны с продольной осью измеряемого предмета или они перпендикулярны указан iой оси.

На фиг. 7 показаны дне дисковые решетки н соответствии со второй реа25 лиэаций изобретения. Диски lб и 17 могут быть круглыми, прямоугольными. Каждый из дисков 16 и 17 содержит четыре области, снабженные решетками, причем решеки с одним типом перегородок имеются н двух областях каждой части, отличных от типов перегородок в двух других областях каждой части. .Решетки 18 и 19 ограничиваются снаружи диска при помощи двух хорд

20 и 21, а укаэанные области ограничиваются хордами 20 и 21 одним диаметром, проходящим параллельно хордам и диаметром, проходящим перпен- 40 дикулярно хордам, так что области образуют четыре .квадранта 22 — 25.

Решетки 18 и 19 состоят иэ непрозрачных линий 8, имеющий ширину

0,6 мм, на каждом из двух дисков 45

16 и 17, расстояние между линиями в решетках н двух квадрантах 22 и 24 меньше, чем н остальных двух квадрантах 23 и 25.

Расстояния между линиями 8 н кнад- 50 рантах 22 и 24 составляет около

0,2 мм, а н 23 и 25 — около 0,4 мм.

В собранном состоянии устройства диски 16 и 17 располагаются таким образом, что прямоугольные области решеток располагаются друг над дру55 гом.

При повороте решеток 1 и 2 получается интерференционное изображение, имеющее вид, э ависящий от того, н каком направлении первая дисковая решет-40 ка поворачивается относительно второй. Когда, например, неподвижная часть 9 располагается на поверхности, наклоненной к горизонтальной плоскости, решетка диска 16 наклонена к 65

84160 7 г

Х б

Фиг.4

Фи@. 7

Фиг. g

7 г

Фиа 10

ВНИИПИ Заказ 4888/86 Тираж 642 Подписное

Филиал ППП"Патент",г.ужгород,ил.Проектная,4

1 вижной и подвижной частях растры расположены в четырех зонах, выполненных ,в виде четырех квадрантов, причем растры в двух диагонально расположенных квадрантах имеют одинаковый шаг.

4. Устройство по пп,1-3,l о т л ич а ю щ е е с я тем; что неподвиж.ная часть с растром установлена с воэможностью поворота и стопорения

4 в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мироненко A. В. Фотоэлектрические измерительные системы M. Энергия, 1967, с. 77-86.

2. Патент C2IA 9 3945129, кл. 23-399, 1976 (прототип).