Способ измерения плоского угла

(19 ц 5 6 01 В 11/26 Е ИЗОБРЕТЕУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ДНИ АВТОР 9ое. объединение "Завод(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОСКОГО УГЛА(57) Изобретение относится к измерительной технике и. может быть использовано.в системах контроля и измерения плоских углов оптических деталей. Целью изобретения является повышение точности контроля за счет учета при измерении дробной части периода сигнала кольцевого лазера. При вращении предметного столика 2 гониометра на выходе автоколлиматора 4 образуется последовательность прямоугольных импульсов, которая поступает на вход формирователя 5. Фазосдвигающий блок 6 осуществляет привязку передних и задних фронтов сигнала формирователя 5 к ближайшим передним фронтам сигналов кольцевого лазера 3. В результате оолучается новая последовательность импульсов. По анализу временных интервалов полученных последовательностей импульсов блок 11 вычислений рассчитывает величину контролиочемого угла. 1 ил,ОИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано всистемах контроля и.измерения плоских уг-.лов оптических деталей.Известен способ измерения плоскогоугла на оптических деталях с помощью сум. мирования импульсов кольцевого лазера наугловых интервалах, образованных импульсами автоколлиматора при совпадении егооптической оси с нормалями к отражающимграням, образующим плоский угол, при совместном вращении кольцевого лазера ипроверяемой детали относительно неподвижного автоколлиматора.Недостатком способа является отсутствие учета ширины импульса автоколлиматора, что приводит к снижению точностиконтроля.Известно устройство, реализующееспособ измерения плоского угла с возможностью учета ширины импульса автоколлиматора, содержащее предметный столикгониометра с установленным контролируемым углом, привод вращения предметногостолика гониометра, автоколлиматор с формирователем импульсов, кольцевой лазер,скрепленный с предметным столиком гониометра, формирователь импульсов кольцевого лазера и электронный блок обработкиинформации.При измерении плоских углов производится учет шйрины импульсов автоколлиматора.Однако измерение производится с точностью до целого импульса кольцевого лазера, что обусловливает недостаткиспособа-прототипа. Поскольку при приходеимпульса коллиматора, а точнее его середины, может случиться так, что она будет находиться между импульсами кольцевоголазера, и таким образом при измерении теряется часть периода импульса кольцевогОлазера,С учетом того, что у импулъса кольцевого лазера имеется определенная угловаяцена и она может составлять, например,0,5-1", то это приводит к недопустимомуснижению точности контроля.Целью изобретения является повышение точности измерения за счет учета дробной части периода сигнала кольцевого,лазера,Нэ чертеже представлены функциональная схема устройства, реализующегопредлагаемый способ, и эпюры, поясняющие, способ.Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит предметный столик 2гониометрэ с жестко закрепленным плоским углом 1 и кольцевым лазером 3, С предметным столиком гониометра совмещен привод, с помощью которого разворачивается предметный столик 2 гониометра,Автоколлиматор 4 закреплен на осно- Б вании предметного столика гониометра.Контролируемый плоский угол 1 и автоколлиматор 4 оптически связаны, Имеется формирователь 5 импульсов автоколлимэтора, фазосдвигающий блок 6, блоки 7 и 8 10 измерения длительности, генератор 9 опорных сигналов, счетчик 10 и блок 11 вычислений.При этом формирователь 5 импульсовавтоколлиматора 4 вырабатывает сигналы в 15 виде прямоугольных импульсов (эпюра 5)при совпадении нормали к граням 1(5) и 11 (Бн) с оптической осью автоколлиматора 4.Импульсы кольцевого лазера 3 (эпюра 3) произвольно расположены относительно 20 импульсов эвтоколлиматора 4, т.е, их передние фронты :е совпадают. а расположены произвольно друг относительно друга, т.е, при измерении может теряться целая часть периода сигнала кольцевого лазера. Фазос двигающее устройство своими входами подключено к выходу кольцевого лазера 3 и входу формирователя 5 импульсов. Выход формирователя 5 импульсов подключен, кроме того, к блоку,8 измерения длительно сти. Выход фазосдвигающего блока.б подключен к входам блока 7 измерения длительности и счетчика 10.Выходы генератора 9 опорных сигналовподключены к вторым входам блоков 7 и 8 35 измерения длительности, Выходы последних и выход счетчика 10 подключены к входам блока 11 вычислений.Способ измерения плоского угла многогранной призмы реализуется следующим 40 образом.При включении питания предметныйстолик гониометра приводится во вращение и плоский угол 1 модулирует световой поток автоколлйматора 4, При совпадении в 45 пространстве оптической оси автоколлиматора с нормалью к первой отражающей поверхности (1) формирователь 5 импульсов формирует сигналы в виде импульса прямоугольной формы (эпюра 5). При сов падении в пространстве оптической осиавтоколлиматора с нормалью к второй грани (отражающая поверхность 11) формирователь 5 импульсов формирует сигналы в виде импульса прямоугольной формы 55 эпюра Би), Кольцевой лазер 3 вырабатывает импульсы прямоугольной формы (эпера 3). Измеряемый угол определяется суммированием импульсов кольцевого лазера между центрами импульсов 51 и Би. Из эпюр 5 и 3 видно, что передние фронты импульсовкольцевого лазера не совпадают с передни-. ми и задними фронтами импульсов 5 и 5 п, а следовательно, и середины соответствующих импульсов не совпадают с передними фронтами импульсов кольцевого лазера. 5Следовательно, очевидно, что при измерении будет потеряна информация об угле, заключенном в неучтенной части периода сигнала кольцевого лазера 3. Сигнал формирователя 5 автоколлиматора 4 поступает .10 на фазосдвигающий блок 6 и блок 8 измерения длительности. Фазосдвигающий блок 6 осуществляет привязку передних и задних фрОнтов сигналов (эпюра 5) к ближайшим передним фронтам сигнала коль цевого лазера 3 (эпюра 3), следующим соответственно за передними фронтами сиг-" нала первого и второго импульсов автоколлиматора 4 и за задними фронтами сигнала первого и второго импульсов автоколлима тора 4 (эпюра 6).В результате привязки, осуществленной фаэосдвигающим блоком 6, получена новая последовательность (эпюра б), отличная от исходной последовательности (эпюрэ 5). 25 Это позволяет точно (передние фронты и задние фронты сигнала 6 совпадают с передними фронтами сигнала 3) измерить количество импульсов кольцевого лазера 3 на интервалах времени, задаваемых последо вательностью 6 (эпюры 10 и 1, 10 м, 10 мз), что и делает счетчик 10.Информация, полученная счетчиком 10, передается в блок 11 вычислений и используется им в дальнейшем. Блок 8 измерения 35 длительности, производит измерение длительности интервалов, задаваемых всеми пер.епадами напряжения сигнала формирователя 5 (5, 5 п, несдвинутое положение), с помощью заполнения их им пульсами стабильной высокой частоты от генератора 9 опорных сигналов (эпюры 8 т 1, 8 тз, 8 тб). Полученные сигналы поступают в блок 11 вычислений и используются им для определения угла между гранями 45 и 1. Сигнал фазосдвигающего блока 6 передает привязанный сигнал эпюра 6) в, блок 7 измерения длительности, а последний измеряет длительность интервалов, задаваемых всеми перепадами напряжения сигнала 6 ь 6 и (сдвинутое положение), с помощью заполнения их импульсами стабильной высокой частоты от генератора 9 (эпюры 7 т, 7 тд, 7 тб); Полученные сигналы поступают в блок вычисления и используются им для определения угла между гранями 1 и И.Полученная информация используется блоком 11 вычислений следующим образом,По полученным значениям Т 1 (эпюра 8 т 1), И 1, Т 2 (эпюра 7 т 2) блок 11 вычислений определяет количество импульсов И 4 на интервале 5 с точностью до дробной части периода сигнала кольцевого лазера, Точность измерения теперь задается частотой генератора 9 опорных сигналов.По полученным значениям Тз (эпюра 8 тз), Й 2, Т эпюрэ 7 т 4) блок 11 вычислений определяет количество импульсов К 5 на интервале между задним фронтом импульса 5 и передним фронтом импульса 5 ц. Точность измерения опять задается частотой генератора 9 опорных сигналов.По полученным значениям. Тб (эпюра 8 тб), Мз, Тб (эпюра 7 тб) блок 11 вычислений определяет количество импульсов йб нэ интервале 5 п (эпюра 5) с точностью до дробной части периода сигнала кольцевого лазера 3. Точность измерения и здесь задается частотой генератора 9 опорного сигнала.По определенным значениям Й 4. Йб и Иб блок 11 вычислений определяет искомый угол из соотношенияТ 1 Й 12 Т 2+ Тз М 2/Т 4+ Т 5 Йз/2 Тб, Таким образом, предложенное решение обеспечивает более высокую точность измерения плоского угла за счет, учета при измерении дробной части периода сигнала кольцевого лазера,Формула изобретения Способ измерения. плоского угла, заключающийся в том, что устанавливают на предметный столик,гониометра контролируемый плоский угол, приводят вО вращение предметный столик гониометра, формируют посредством автоколлиматорэ электрические импульсы, соответствующие моментам совмещения нормалей к граням плоского угла с оптической осью автоколлиматора, формируют посредством кольцевого лазера, скрепленного с предметным столиком гониометра, последовательность электрических импульсов, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, сдвигают посредством фазосдвигающего блока первый импульс с выхода автоколлиматора до совмещения его переднего и заднего фронтов с передними фронтами импульсов кольцевого лазера, следующих за первым импульсом с выхода эвтоколлиматора, сдвигают посредством фазосдвигающего блока второй импульс с выхода эвтоколлиматора до совпадения его переднего и заднего фронтов с передними фронтами импульсов кольцевого лазера, следующих за вторым1717955 Составитель Л. БорисюкРедактор О, Юрковецкая Техред М.Моргентал . Корректор Л. Патай Заказ 869 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 импульсом с выхода автоколлиматора, измеряют длительность первого импульса с выхода автоколлиматора Т 1 и с выхода фаэосдвигающего блока Т 2, измеряют длительность временных интервалов между задним фронтом первого импульса и пере, дним фронтом второго импульса с выхода автоколлиматора Тэ и с выхода фазосдвигающего блока Т 4, измеряют длительность второго импульса с выхода автоколлиматора Тв и с выхода фазосдвигающего блока Тв, измеряют число импульсов Й 1.кольцевого лазера на интервале Тг, число импульсов Ч 2 кольцевого лазера на интервале Т 4, число импульсов йэ кольцевого лазера на интервале Т 6, рассчитывают число импульсов Й 4 кольцевого лазера на интервале Т 1 из со отношения Й 4 - Т 1 Й 1/Тг, рассчитываютчисло Йв импульсов кольцевого лазера на интервале Тэ из соотношения йэ = Тэ йг/Т 4, рассчитывают число Йв импульсов кольцевого лазера на интервале Тв из соотноше ния Й 6 - Тв йэ/Т 6, а измеряемый угол арассчитывают по формулеа - Т 1 Й 1/2 Т 2+ Тэ Й 2/Т 4+ Тэ йэ/2 Те.