Устройство для измерения углов

,ЯО, 1015247 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 11 О 01 В 11/26 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙМиа":. -:.т.-.т-,1: ОБРЕТЕН РСН ТЕЛЬСТВУ олнено плоским и связывается с контруемым объектом, и измерительный экран, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения разрешающей спо. собности и точности измерения оно снаб-, жено диафрагмой, расположенной между лазером и первым зеркалом, а второе зеркало выполнено сферическим и установлено перпендикулярно к оптической оси лазера на расстоянии от первого зеркала, определяемом соотношениемсС= К з 1 в2 ф,ДЛЯ ИЗМЕРЕ.- где е( оптически свярасположенныеЦ из которых Сл. ЮВь(56) 1, Авторское свиде М 438769, кл. С 01 В2. Патент США Ж 37 кл. 356 152, 02,01.71 (54)(57) УСТРОЙСТВО ЦИЯ УГЛОВ, содержащее звнные и последовательно дезер, два зеркала, перво расстояние между зеркалами,радиус сферического зеркала,число проходов лазерного пучкамежду зеркалами, 1015247Изобретение относится к измерительной технике, в частности к оптическим измерителям малых углов, и может быть использовано для контроля перпендику 1- лярности торцов трубок к внутреннему каналу.Известно оптико-электронное угломерное устройство, содержащее лазер, оптический модулятор, отражатель светового потока, жестко связываемый с контроли 1 О руемым объектом, фотоприемник нелинейный усилитель и регистратрр 1.Однако такое устройство не позволяет измерять непосредственно отклонения контролируемой поверхности от перпендикулярности к пучку лазерного излучения,Наиболее близким к предлагаемому по технической сушности является устройство для измерения углов, содержащее оптически связанные и последовательно расположенные лазер, два зеркала, первое из. которых выполнено плоским и связывается с контролируемым объектом, и измерительный экран, Второе зеркало, как и первое, выполнено плоским Г 2 .К недостаткам известного устройства относятса невысокие точность и разрешакхцая спосо 5 ность измерения, выражакьщиеся в том, что с уменьшением измеря- ЗО емого угла расстояния между пучками лазерного излучения сокрашаютса и при угле, меньшем расходимости излучения лазера, они начинают накладываться один на другой и производить измерение ста- З 5 новится невозможным.Указанные недостатки больше всего проявляютса при контроле перпендикулярности торцов трубок относительно внутреннего канала. В этом случае точность 4 О определения расстояний между пятнами излучения невелика, а при неперпеидикуларности менее 4 пучки накладываются один на другой и измерение теряет объективность, 45 Пель изобретения - повышение разрешающей способности и точности измерения.Поставленная цель достигается тем, что-устройство дла измерения углов, содержащее оптически связанные и последовательно установленные лазер, два зеркала, первое иэ которых выполнено плоским и связывается с контролируемым объектом, и измерительный экран, снабжено диафрагмой, расположенной между лазером и первым зеркалом, а второе зеркало выполнено сферическим и установлено перпендикулярно к оптической оси лазера на расстоянии от первого зеркала, определяемом соотношением- радиус сферического зеркалаЯ - число проходов лазерного пучкамежду зеркалами.На фиг, 1 изображена принципиальнаясхема устройства для измерения углов,в частности для измерения неперпендикулярности торца рубки к внутреннему каналу; на фиг. 2 - измерительный экран,Устройство содержит оптически связанные и последовательно расположенные лазер 1, диафрагму 2, первое плоское зеркало 3, второе зеркало 4, выполненноесферическим и установленное перпендикулярно к оптической оси лазера на расстоянии ( от первого зеркала 3, и измерительный экран 5. Контролируемая трубка6 связывается с первым плоским эеркалом 3 и имеет внутренний канал 7 и торец 8,Диафрагма 2 предназначена для исклю чения попадания в оптическую схему побочных пучков излучения лазера 1, повышения точности выставки сферическогозеркала 4 и внутреннего канала 7 контролируемой трубки 6,Диаметр диафрагмы 2 несколько меньше диаметра пучка лазерного излучения,но больше диаметра внутреннего канала7 контролируемой трубки 6. Для обеспечения указанного выше соотношения прибольших диаметрах внутреннего канала 7контролируемой трубки 6 может бытьиспользован коллиматор (не показан).Контролируемая трубка 6 выставленатаким образом, что ее внутренний канал7 соосен с оптической осью лазера 1,При сборке и настройке измерительного устройства юстировку оптическихэлементов производят следующим образом,Выставку сферического зеркала 4 перпендикулярно оптической оси лазера 1осуществляют в два этапа. Сначала добиваются, чтобы отраженный от зеокала 4пучок возврашался в диафрагму 2., Окончательно зеркало 4 юстируют по интерференционной картине на измерительном экране 5, при этом контролируемая трубкаи плоское зеркало 3 отсутствуют.Расстояние между зеркалами 3 и 4выбирают из соотношения3 1015И - число проходов лазерного пучкамежду зеркалами.Выбранное расстояние соответствует условию следования лазерного пучка по замкнутому пути. Например, для случая й =4 (фиг, 1) расстояние между зеркалами равно К/2.Точная выставка требуемого расстояния , может быть проиэведена по наблю дению системы пятен на измерительном 10 экране 5. При этом изменяя расстояние между зеркалами 3 и 4, добиваются,чтобы на измерительном экране наблюдалось три четких пятна с максимальной яркостью, Постоянство расстояния 1 между и сферическим зеркалом 4 и плоским (контролируемым торцом 8) зеркалом 3 в про.цессе эксплуатации устройства может быть обеспечено узлом крепления контролируемой трубки 6. 20Установка внутреннего канала 7 контролируемой трубки 6 соосно с пучком излучения лазера 1 может быть произведена по наблюдаемой на измерительном экране 5 дифракционной картине. При со з оспой установке дифракционная картина представляет собой центральное пятно, окруженное концентрическими копьцами.Если первые 2-3 концентрических кольца имеют равномерную толщину и яркость по З 6 всей окружности, то погрешность выставки внутреннего канала 7 диаметром 0,5;3 мм не превышает 0,3-0,5 .Устройство работает следующим образом.Процесс измерения неперпендикулярносЗэ ти торца 8 контролируемой трубки 6 к внутреннему каналу 7:заключается в установке на контроцируемый торец 8 плоского зеркала 3, выполненного иэ плоскопараллельной пластины, пропускании 247 флуча через диафрагму 2, плоское зеркало 3, сферическое зеркало 4 на измерительный экран 5 и определении расстояния (фиг. 2) между крайними пятнами лазерного излучения на измерительном экране 5, Например, при выбранном ) =й/2на измерительном экране 5 наблюдаетсятри пятна (фиг. 1), Расстояние междукрайними пятнами несет информацию оботклонении от перпендикулярности торца8 относительно внутреннего канала 7 иравно Х =21 1 2 С,где с(,- угол отклонения торца 8 контролируемой трубки 6от перпендикулярности к внутреннему каналу 7,Пятна на измерительном экране 5 имеют меньший диаметр по сравнению с прототипом. Это обусловлено тем, что сферическое зеркало 4 уменьшает расходимость, пучков, Кроме того, следование лазерногопучка по замкнутому пути уменьшает диаметр наблюдаемых пятен и увеличиваетих яркость, Уменьшение размеров пятенповышает трчность определения расстояния между ними и, соответственно, точность измерения,В предлагаемом устройстве наблюдается ограниченное число пятен меньшего,диаметра и равной яркости, которые начинают накладываться при меньших измеряемых углах что повышает разрешающуюспособность. Кроме того, даже при напожении пятен из за ограниченного их числа и одинаковой яркости картина имеетлегко определяемые границы и позволяетсудить о наличии измеряемого угла. гТаким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность.и разрешающую способность при измерении малых углов.