Устройство для измерения углового положения объекта

, 173053 9) Я 01 В 11/26 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ И еханическии институтМ, Веденов Лазерные и оптичея в самолетостроеие, 1977, с, 100-101 ьство СССР1/26, 1988. СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение от,осится к измерительной технике и может быть использовано для контроля углового положения объекта с помощью лазерных измерителей. Цель изобретения - повышение точности измерения. Пучок лучей источника 2 направляется параллельно основанию 1 в сторону объекта 3 контроля, формируя базу отсчета, делится светоделительной гранью призмы 7 типа БСи призмы типа АРна два пучка света. Один из этих пучков после прохождения выходной грани призмы 7 попадает на светочувствительную поверхность отсчет- ного узла 5, Другой пучок лучей проходит через призму 8 и, отразившись от боковых граней уголкового отражателя, направляется на дополнительный уголковый отражатель 9, отразившись от которого, направляется на светочувствительную поверхность отсчетного узла 4. При повороте контролируемого объекта 1 на угол О вершина уголкового отражателя 6 и светочув- й ствительные площадки узлов 5 и 4 переместятся, На выходе вычислителя 12 появляется сигнал, пропорциональный углу поворота обьекта. 1 ил.ФИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля углового положения объекта с помощью лазерных измерителей,Известно устройство для измерения углового положения объекта, содержащее автоколлимационный датчик, два излучателя, дефлектор, объектив, светоделительный кубик, анализатор (диафрагма), конденсатор, фотоприемник и усилител ь. Устройство работает следующим образом, При отсутствии углового поворота объекта изображение излучателей проектируется на края анализатора так, что на фотоприемник приходится два равных сигнала в противофазе, суммирование которых на частоте модуляции дает постоянное напряжение, равное нулю; При повороте объекта происходит смещение изображений излучателей, на выходе фотоприемника возникает сигнал, фаза которого определяет знак рассогласования, а амплитуда - величину углового перемещения.Недостатком этого устройства является сравнительно низкая точность при измерении углового положения объекта из-за влияния нестабильности пространственного положения диафрагмы направленности иэлучаталей и влияния воздушного тракта, по которому распространяется световой поток излучателей,Известно устройство для измерения углового положения обьекта, содержащее источник коллимированного излучения, два отсчетных узла, предназначенных для скрепления с объектом, светоделительный блок, выполненный в виде призмы типа БС-О со светоделительным покрытием на второй по ходу пучка лучей грани и прямоугольной призмы, склеенной своей гипотенузной гранью с второй гранью призмы БС-О, угловой отражатель, скрепленный со светоделительным блоком так, что входная грань призмы БС-О оптически связана с источником коллимированного излучения, и вычислитель, входы которого подключены к выходам отсчетных узлов,Однако данное устройство не обеспечивает достаточно высокой чувствительности и, соответственно, точности измерения, так как центр светочувствительности поверхности одного из отсчетных узлов и вершина углового отражателя разнесены в пространстве, Это приводит к "эффекту параллакса", приводящего к тому, что в процессе изменений углового положения объекта линейные перемещения центра светочувствительной поверхности и вершины уголкового отражателя будут различны. Разность этих линейных перемещений приводит к погрешности измерений, Величина погрешности зависит от разности радиусов вращения центра отсчетного узла ивершины уголкового отражателя и может5 достигать десятков микрон разности линейных перемещений и, соответственно, десятков секунд уголковых перемещений,Целью изобретения является повышение точности измерений.10 Поставленная цель достигается тем, чтоустройство для измерения углового положения объекта, содержащее источник коллимированного излучения, два отсчетныхузла, предназначенных для скрепления с15 объектом, светоделительный призменныйблок, выполненный в виде призмы типаБСсо светоделительным покрытием навторой по ходу пучка лучей грани и прямоугольной призмы, склеенной своей гипоте 20 нузной гранью с второй гранью призмытипа БС-О, и уголковый отражатель, скрепленный со светоделительным блоком так,что входная грань призмы БСоптическисвязана с источником коллимированного25 излучения, и вычислитель, входы которогоподключены к выходам отсчетных узлов,снабжено вторым уголковым отражателем,предназначенным для скрепления с объектом и установленным так, что его входная30 грань оптически связана с выходной граньюпервого отражателя, выходная грань - с одним из отсчетных узлов, а отсчетные узлыустановлены в одной плоскости.В предлагаемом устройстве точность35 измерений повышается за счет повышениячувствительности преобразования и компенсации погрешностей,На чертеже изображена схема устройства для измерения углового положения40 объекта.Устройство содержит основание 1 и установленные на нем источник 2 коллимированного излучения, объект 3 измерения,закрепленные на обьекте 3 два отсчетных45 узла 4 и 5, уголковый отражатель 6, оптически связанный с источником 2 коллимированного излучения, и с отсчетным узлом 5,светоделительный блок, состоящий иэпризмы 7 типа БСи прямоугольной50 призмы 8, склеенной гипотенузной граньюс второй гранью призмы 7, и оптическисвязанный с отсчетным чалом 5, дополнительный уголковый отражатель 9, входнаягрань которого оптически связана,с выход 55 ной гранью основного отражателя 6, а входная грань с отсчетным узлом 4, которыйустановлен так, что его светочувствительнаяповерхность лежит на одной плоскости сосветочувствительной поверхностью первого отсчетного узла 5 и вершиной основногоуголкового отражателя 6. Сигналы с выходов отсчетных узлов 5 и 4 усиливаются электронными блоками 10 и 11, попадают на вход выключателя 12 и затем регистрируются устройством 13.Устройство работает следующим образом.Пучок лучей источника 2 коллимированного излучения направляется параллельно основанию 1 в сторону объекта 3 контроля, формируя базу отсчета, делится светоделительной гранью призмы 7 типа БС-О и призмы 8 типа АРна два пучка света. Один из этих пучков после прохождения выходной грани призмы 7 попадает на светочувствительную поверхность отсчетного узла 5. Второй пучок лучей проходит через призму 8 и, отразившись от боковых граней уголкового отражателя, направляется на дополнительный уголковый отражатель 9, отразившись от которого, направляется на светочувствительную поверхность отсчет- ного узла 4. При повороте контролируемого объекта 1 на угол р вершина уголкового отражателя 6, и светочувствительйые площадки узлов 5 и 4 переместятся вдоль вертикальной оси у на расстояние ЛУ 1, а вершина уголкового отражателя 9 - . на расстояние ЛУ 2.Сучетомлинейной ЛУ иугловойа нестабильности положения энергетического . центра лучей источника 2 ксллимированного излучения и влияния рефракции воздушного тракта на пучок лучей ЛУв, координаты энергетических центров пучков лучей У 01 и У 02 на отсчетных узлах 5 и 4 определяются из выраженийУ 01 ЬУ 1+ ЬУ + ай+ ЛУ,; (1) У 01= - 2 ЬУ 1+ 2 ЬУ 2 - ЛУ 1+ ЬУ,++ а+ ЛУв, (2)где Я - длина оптического пути от источника 1 до отсчетных узлов 5 и 4;- 2 Ь У 1 - составляющая перемещения пучка лучей, обусловленная перемещением вершины углового отражателя 6 с одновременным его оборачиванием угловым отражателем 9;+ 2 ЬУ 2 - Составляющая перемещения пучка лучей по поверхности отсчетного узла 4, обусловленная перемещением вершины углового отражателя 9;- Л У 1 - составляющие перемещенийпучков лучей, обусловленные перемещением измерительных узлов 5 и 4 на Л У 1.Составляющие перемещений световых 5 пучков относительно измерительного узла4, обусловленные помехами, оборачиваясь дважды уголковыми отражателями 6 и 9, сохраняют величину и знаки перемещений относительно измерительного узла 4, 10 Вычитая из выражения (2) выражение(1), получимУ 02 У 01 = 2( Л У 2 - Ь У 1), Р)15 Из выражения (3) видно, что чувствительность первичного преобразования увеличилась в 2 раза при компенсации тех жепо величине погрешностей, что и в прототипе. Следовательно, предельную погреш 20 ность с помощью предлагаемого устройстваможно уменьшить в 2 раза.Электрические сигналы с выходов отсчетных узлов 5 и 4 усиливаются электронными блоками 10 и 11 и подаются на вход25 вычислителя 12, сигнал с выхода которого,пропорциональный углу поворота объекта,регистрируется устройством 13,Формула изобретения 30 Устройство для измерения углового положения объекта, содержащее источник коллимированного излучения, два отсчетных узла, предназначенных для скрепления с объектом, светоделительный блок, выпол ненный в виде призмы типа БС-Оо со светоделительным покрытием на второй по ходу пучка лучей грани и прямоугольной призмы, склеенной своей гипотенузной гранью с второй гранью призмы типа БС-ОО, пер вый уголковый отражатель, скрепленныйсо светоделительным блоком так, что входная грань призмы типа БС-О оптически связана с источником коллимированного излучения, и вычислитель, входы которого 45 подкл ючен ы к выходам отсчетных узлов, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено вторым уголковым отражателем, предназначенным для скрепления с объек том и установленным так, что его входнаягрань оптически связана с выходной гранью первого отражателя, выходная - с одним из отсчетных узлов, а отсчетные узлы установлены в одной плоскости.