Устройство контроля пространственного положения объекта

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованопри измерении пространственного положения объекта в авиационной промьпп 5ленности, в машиностроении и робототехнике.Целью изобретения является расширение функциональньи возможностей путем измерения наряду с линейными пере мещениями также и угла скручиванияобъекта.На фиг.ф приведена принципиальнаясхема устройства, на фиг. 2 - геометрическая схема трехэлементного фотоприемника и эпюры тока фотоприемника приразличных взаимных положениях плоскости сканирования и фотоприемника, нафиг. 3 - геометрическая схема трехэлементного фотоприемника при различньи углах разворота фотоприемника относительно плоскости сканирования вокруг оси, перпендикулярнойплоскости фотоприемника,Устройство содержит источник 1 25излучения, например лазер, коллиматор 2, зеркало 3, привод 4 вращениязеркала, фотоприемник 5, выполненный иэ трех чувствительных площадок,две из которых треугольного профиля 30а одна иэ ник - прямоугольного, рычислительный блок 6 и блок 7 индикации.Зеркало 3 расположено под угломк оси излучения источника 1 и оптически связывает его с фотоприемником 5.Зеркала 3 вращается приводом 4 спостоянной угловой скоростью. Диаметрпучка излучения много меньше высотыплощадок фотоприемника.Фотоприемник 5 (фиг. 2) состоит 40из трех плоских фигур АВС, и ЭЕРСи А В С. ЬАВС и ЬАВС- равныеравнобедренные треугольники, ЭЕРС -прямоугольник. При этом выполняетсяусловие: АС А С= 1 Б а, высота 45треугольников ЬАВС н Ь АВ Сравны ЭЕ, основания укаэанных треугольников и сторона Эс прямоугольникаЭЕРС лежат на одной прямой; треугольники АВС . и А В С расположены по обе стороны прямоугольникаЭЕРС симметрично относительно оси,проходящей через середины его сторонЕР и ЭС.На фиг. 2 обозначены:55В - отрезок между точками 1 и 2,В - отрезок между точками 1 и 2(Ь - высота треугольника-В 2;Ь - высота треугольника 1 В 2; Ы - уголАВС;К - расстояние от центра зеркаладо плоскости фотоприемникам - угловая скорость вращения зеркала;7 - линейная скорость движения луча по фотоприемнику,ЬЬ " Ь-Ь 1 - перемещение фотоприемника относительно плоскостисканирования,ю, " длительность импульса фотоприприемника при пересечении элемента АВС лазерным лучом в точках- 2,На фиг. 3 обозначены + у - угловойразворот объекта (угол сканирования)относительно оси устройства.Устройство работает следующим образом.Луч света, генерируемый лазером 1,проходит через коллиматор 2, попадает на вращающееся зеркало 3 и разворачивается им в плоскости со скоростью и об/мин. При своем движении поповерхности объекта, пространствен-.ное положение которого контролируется, луч лазера последовательно пересекает элементы фотоприемника 5, установленного на объекте. Электрический сигнал с фотоприемника 5 поступает на вход вычислительного блока6, в котором происходит сравнениевременных интервалов, а информацияв пространственном положении объекта, содержащаяся в длительности сигналов с элементов фотоприемника(фиг.2), обрабатывается и поступает в блок 7 индикации.Формирование сигнала на вьиодефотоприемника 5 зависит от расположения фотоприемника относительноплоскости сканирования.Лазерный луч перемещают по фотоприемнику, в результате чего он последовательно пересекает его площадкиАВС, ЭЕРС, АВ Ссоответственно вточках 1-2, 3-4, 5-6 (фиг. 2 а). Навьиоде фотоприемника 5 формируетсясигнал, показанный на Фиг, 2 б.При перемещении контролируемогообъекта в плоскости, перпендикулярной плоскости сканирования излученияисточника 1, площадки фотоприемника5 перемещаются на одинаковые расстояния. Это приводит к тому, что лазерный луч пересекает теперь площадки Фотоприемника 5 в точках 1-23-4, 5-6. На выходе фотоприемни35 3 44646 ка 5 появляется сигнал, представленный на фиг, 2 в.Сопоставляя эпюры токов на фиг, 2 б и 2 в, видим, что перемещение фотоприемника ка расстояние дЬ относительно плоскости сканирования излучения (фиг2 а) приводит к изменению длительности импульсов ь ина выходе фотоприемника 5. При этом дли О тельность импульса ьостается неизменной.,Величину перемещения юЬ вычисляют по формулеп л215Мгде 1 с - константа, мелеющая размерность длины, определяемаячерез параметры и геометриюизмерительной схемы .(1 с2 Оа/2 еа 2 )7, и- длительности импульсов с фотоприемника 5 при пересечении лазеркьв лучом его злементов АВС и 1 ЖРС соответственно в точках 1-2, 3-4.Длительность импульсов фотоприемника при пересечении площадок АВС, ПЕРС в точках 1-2, 3-4 связаны с па раметрами измерительной схемы следую щими соотношениями: При угловом развороте объекта вокруг оси устройства (ось источника излучения) происходит изменение 34длительности сигнала, формирующегося с крайних треугольных площадок фотоприемника 5, при развороте на угол + имеет место соотношение между длительностями первого и третьего импульсов с фотоприемника, когда 2, Гэ При развороте ка угол -у имеетместо соотношение ь, с СЭВ исходном положении угол у О,л лпри этом= ь1 Э формула изобретекия Устройство контроля пространственного положения объекта, содержащее последовательно расположенные источник излучения, коллииатор, зеркало, привод, на валу которого установлено зеркало под острым углом к его оси, фотоприемник, предназначенный для размещения его на контролируемом объекте и имеющий две разнесенные чувствительные площадки, одна из которых треугольного профиля, а другая - прямоугольного со сторонамж, равными соответственно основанию треугольной пло ирдки и ее высоте, вычислительный блок, электрически соединенный с фотоприемником, и блок индикации, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерекия наряду с линейными пермещекиями также и угла скручивания объекта, оно снабжено второй чувствительной площадкой треугольного профиля, аналогичной первой и размещенной в фотоприемнике симметрично относительно площадки прямоугольного профиля.1446463 Составитель Н. Солоухин Техред Л.Сердюкова Корр ор С. Черн акт ат Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектна аказ 6137/45 Тираж 680 НИИПИ Государственного комитета по изобре 1 13035, Москва, Ж, РаушПодписноениям и открытиям при ГКНТ СССРая наб., д. 4/5