Устройство для измерения углов поворота объекта

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯОБЪЕКТА ПОВОРОТА Изобретение от ится к изме ные по ходу его кой, отражательиспол ескую си змой и динице, к е второй оложенно личениемпенсатор стему, имеющую омпенсателесксьй таким телескоа равно 21.ного дительность иэиэуальным спо поворота объековышени ане ов.что устройство рота объекта соединенным с иным с воэмсюкоси, перпендикуройства, узлом ной технике и может ьзоваться дляизмерения углов поворота объекта в машино- и авиастроении,Известно фотоэлектрическое устройство для измерения угловых разворотов,5содержащее коллиматор, источник излучения, расположенный в афокальной плоскости объектива коллиматора, следящую,систему, фотоприемник, который расположенв фокусе объектива коллиматора, датчикугла, электрически связанный со следящей системой и источником излучения, атакже измерительный прибор, устанавливаемый на измеряемом объекте и включаю 1 ций объектив, следящую ситему идатчик угла 11,Недостатком данного устройства является незначительный диапазон измеряемых углов. гоНаиболее близким к изобретению потехнической сущности является устройство для измерения углов поворота объекта,содержащее источник излучения и последовательно расположенлучей коллиматор с маную призму, телескопижестко связанную с прувеличение, близкое ктор, выполненный в випической системы, расобразом, что общее увепической системы и коединице, и объективНедостатком известявляется низкая произвмерений, обусловленнаясобом регистрации углта. Бель изобретения - и водительности измерения диапазона измеряемых уБель достигается тем для измерения углов пов снабжено лимбом, жестк компенсатором, установл ностью вращения вокруг лярной оптической оси у3 10считывания, Фотоприемным блоком, оптически сопряженным с маркой, датчикомисходного положения компенсатора и счетчиком импульсов, входы которого электрически соединены соответственно с выходами датчика исходного положения компенсатора, узла считывания и фотоприемного блока, лимб и узел считывания образуют датчик угла разворота компенсатора, а датчик исходного положения компенсатора установлен таким образом, чтонормаль к его центру составляет с плоскостью, образованной оптической осьюустройства и осью вращения лимба, уголЖ выбираемый из условия 1%3о+где- максимально возможный уголповорота объекта; 20- угол между плоскостями, образованными оптической осью компенсатора и осью вращения лимба, и осью вращения лимба ииндексом, нанесенным на лимбе. 25На чертеже представлена принципиаль 1- ная схема предлагаемого устройства.Устройство для измерения углов пово- рота объекта содержит источник 1 излучения; коллиматор 2 с маркой 3; стра- З 0жательную призму 4, устанавливаемуюна контролируемом объекте 5, при этомполовина гипотенузной грани призмы 4перекрыта жестко соединенной с ней телескопической системой 6; компенсатор 7,3выполненный также в виде телескопической системы; датчик 8 угла разворотакомпенсатора 7, состоящий из лимба 9, установленного с воэможностью непрерывного вращения вокруг оси, перпендикулярной оптической оси устройства, индекса 10, и узла 11 считывания; датчик 12 исходного положения компенсатора 7 р объектив 13, в фокальной плоскости которого расположена диафрагма 14, оптически сопряженная с маркой 3; фотоприемный блок 15 и счетчик 16 импульсов, электрически соединенный с выходами датчика 12 исходного положения, узла 11 считывания и фотоприемного блока 15.Устройство работает следующим. обра 50 зом.Излучение источника 1, преобразованное коллиматором 2 в пучок параллельных лучей, направляется на отражательную призму 4, установленную на объекте фф 5, и проходит через открытую половину гипотенузной грани отражательной призмы 4. После двукратного отражения от 02833 4катетных граней отражательной призмы 4 световой поток попадает на телескопическую систему 6 и отклоняется ею на малый угол Ч, при изменении углового положения объекта 5 относительно на-. чального (нулевого) положения, Угол ( примерно в 1/Граэ меньше угла поворота объекта(, где Г - увеличение телескопической системы. Излучение после телескопической системы 6 попадает на компенсатор 7, представляющий собой телескопическую систему, идентичную телескопической системе 6. При развороте компенсатора 7 вокруг оси,перпендикулярной оптической оси устройства, в плоскости расположения диафрагмы 14 происходит смещение изображения марки 3, Угоп разворота компенсатора 7 определяется с помощью датчика 8 угла разворота компенсатора 7, состоящего из лимба 9, жестко связанногос компенсатором 7, и узла 11 считывания, путем подсчета в счетчике 16 числа импульсов, соответствующих числуштрихов лимба, прошедших через центрузла 11 считывания, При этом счетчик 16 запускается импульсом, вырабатываемым датчиком 12 исходного положениякомпенсатора 7 при прохождении черезего центр индекса 10, нанесенного налимбе 9. Сигнал остановки счета вырабатывается фотоприемным блоком 15 вмомент совпадения центра изображениямарки 3 с центром диафрагмы 14, т,е.,когда оптическая ось компенсатора 7станет параллельной оптической оси телескопической системы 6. Таким образом, для определения угла ориенташпи объекта относительно некототорого направления, принятого за исходное для компенсатора 7, достаточно умножить число сосчитанных импульсов на цену деления лимба; Разность двух углов ориентации объекта 5, определенных таким образом, представляет собой угол разворота объекта.За время разворота компенсатора 7 на 3600 перед диафрагмой 14 проходит два иэображения марки 3. При этом фотоприемный блок 15 вырабатывает два импульса, один из которых, соответствующий общему увеличению телескопической системы компенсатора 6 и компеисатора 7, равному Г , является ложным, так как компенсатор 7 развернут в противоположную сторону по сравнению с разворотом объекта 5,5 1002833Чтобы исключить срабатывание счет- ф о чика 16 от ложногоф импульса, т.е. чтобы обеспечить работу устройства при не- У прерывном вращении компенсатора 7, рота датчик 12 исходного положения компен- ю чени сатора выполнен с возможностью уста- ло х новки его таким образом,что отр стройство дпя измерения углов повообъекта, содержащее источник иэлуя и последовательно расположенные оду его лучей коллиматор с маркой,ажательную призму, телескопическую систему, жестко связанную с призмой и имеющую увеличение, близкое к единице, компенсатор, выполненный в виде телескопической системы, расположенной таким образом, что общее увеличение телескопической снстемы и компенсатора равно единице, и объектив, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью повышения производительности измерения, оно снабжено лимбом, жестко соединенным с компенсатором, установленным с возможностью вращения вокруг оси, перпещжкулярной оптической оси устройства, узлом считывания, фотоприемным блоком, оптически сопряженным с маркой, датчиком исходного положения и счетчиком импульсов, входы которого электрически соединены соответственно с выходами датчика исходного положения компенсатора, узла считывания и фотоприемного блока, лимб и узел считывания образуют датчик углового разворота компенсатора, а датчик исходного положения компенсатора установлен таким образом, что нормаль к его, центру составляет с плоскостью, образованной оптической осью устройства и осью вращения лимба, угол ОС, выбираемый из условия 2 где Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР В 754203, кл. Ц 01 В 11/26, 1980. 2. Авторское свидетельство СССР Ж 853381, кл. Ц 01 В 11/26, 1981где Ж - угол между оптической осьюустройства и плоскостью,проходящей через ось вращения лимба 9 и центр датчика 12 исходного положения компенсатора 7;- угол между оптической осьюкомпенсатора 7 и плоскостью, проходящей через ось вращения лимба 9 и индекс 10, нанесенный на лимбе 9;- максимально возможный уголповорота объекта 5.При этом условии остановка счетаимпульсов счетчиком 16 происходит по И первому, истинному импульсу, соответствующему положению компенсатора 7, при котором общее увеличение двух телескопических систем равно единице."Ложный" импульс не может повлиять на 30 , . работоспособность устройства, так какон, благодаря укаэанному способу размещения датчика 12 исходного положения компенсатора 7, всегда поступает на счетчик после истинного импульса, который, поступая на вход остановки счета счетчика 16, останавливает счет импульсов. С приходом следующего импульса от датчика 12 исходного положения компенсатора 7 измерительный цикл повторяется.ф Производительность измерений с помощью устройства определяется в основном скоростью вращения компенсатора 7 и инерционностью фотоприемников и электронных элементов, поэтому может быть достаточ- но высокой. Положительный эффект состоит в повышении производительности за счет автоматизации процесса измерения углового положения контролируемого объекта, а использование в устройстве телескопических систем с малым увеличением позволяет сохранить большой диапазон измеряемых углов. 6 рмула изобретенияУ2 3,- максимально возможный уголповорота объекта;- угол между плоскостями, образованными опначеской осью компенсатора и осью вращения лимба, и осью вращения лимба и индексом, нанесенным на лимбе.