Устройство для измерения профиля объекта

(9) КНТ СССРПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ 2. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ Г АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 4788616/28 (22) 06.02.90 (46) 07.08.92. Бюл. В 29 (71) Объединенный институт ядерных иссле. дований(72) Л. М. Сороко . (56) Авторское свидетельство СССР В 1680058, кл. 6 01 В 11/24, 1990, (54) УСТРОЙСТВО Щ 3 Я ИЗМЕРЕНИЯ ПРОФИЛЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, предназначено для бесконтактного оперативного обмера профиля объекта и может быть использовано в метрологических лабораториях и на машиностроительных заводах, Цель изобретения состоит в расширении диапазона контролируемых объектов. Лучи света от источника 1 света отражаются внутренним и внешним элементами выпуклого трехэлементного зеркала 2 на элементы вогнутого трехэлементного зеркала 3, Так как образующие элементов зеркала 3 имеют формы дуги эллипса и дуги параболы, то лучи света, пересекаясь на оси устройства, формируют интерференционное поле спродольной модуляцией интенсивности, Лучи света, отраженные объектом. отражаясь последовательно от зеркал 3 и 2, попадают на фото- приемник 4. При перемещении устройства с помощью системы 5 перемещения на выходе фотоприемника 4 формируется переменный 2электрический сигнал, который обрабатываИзобретение относится к контрольноизмерительной технике, предназначено длябесконтактного оперативного обмера профиля объекта и может быть использовано вметрологических лабораториях и на машиностроительных заводах,Для бесконтактного измерения профиля обьекта используют систему из лазера идвух или более электронных теодолитов,Обмеряемая точка объекта освещается пучком света от лазера. Положение освещенной точки обьекта в пространстве в системекоординат Х. У, Е определяется методомзасечек при помощи двух-четырех электронных теодолитов позволяет определить координаты Х, У освещенной точки при помощикомпьютера,Недостаток подобной системы измерения профиля объекта состоит в том, что погрешность измерения в ней ограниченадиаметром пучка. света от лазера, которыйсоставляет около 0,1 мм, а также в том, чтосистема обладает низким быстродействием, Последнее вытекает из того, что длябесконтактйого измерения профиля объекта последний необходимо освещать. последовательно во многих точках объекта путемизменения ориентации пучка света от лазера и электронных теодолитов.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройстводля измерения профиля роговицы глаза(кератометр), содержащее точечный источниксвета, систему освещения, объектив, точечный Фотоприемник, блок записи данных, атакже систему перемещения и контроля по ложения устройства относительно обьекта,система освещения и объектив выполнены .в виде единого блока из выпуклого трехэлементного зеркала из трех поясков, внутреннего, среднего и внешнего, и вогнутоготрехзлементного зеркала из трех поясков,внутреннего, среднего и внешнего, образующие поясков выпуклого трехэлементногозеркала имеют вид прямых линий, образующие поясков вогнутого трехэлементного зеркала имеют вид дуг парабол; фокус дуг парабол внутреннего и внешнего поясков выпуклого трехэлементного зеркала находится в точке, где расположено мнимое изображение точечного источника света, Формируемое внутренним и внешним поясками выпуклого трехэлементного зеркала, фокус дуги параболы среднего пояска выпуклого трехэлементного зеркала находится в точке, где расположено мнимое изображение точечного фотоприемника, формируемое средним пояском выпуклого трехэлементного зеркала, точечный источник света и точечный фотоприемник жестко20 него элемента в виде дуги эллипса, первый 30 35 40 45 50 5 10 скреплены с системой освещения и с объективом,Недостаток прототипа состоит в том, что обмеряемый объект должен иметь достаточно простой и плавный профиль,Цель изобретения - расширение диапазона контролируемых объектов.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем последовательно установленные точечный источник света,объектив, включающий оптически связанные выпуклое трехэлементное коническое зеркало и вогнутое трехэлементное коническое зеркало, фотоприемник, блок регистрации, электрически связанный с Фотоприемником, и систему перемещения и контроля положения устройства, при этом вогнутое трехэлементное коническое зеркало выполнено с образующей внешнего или внутренфокус которого расположен в точке, где находится мнимое изображение точечного источника света, формируемое внешним или внутренним, соответственно, элементом выпуклого трехэлементного зеркала, а второй фокус эллипса находится в точке, равноудаленной от поверхности этого элемента и от точки пересечения пучков света с осью симметрии устройства,Отличи-ельными признаками предлагаемого устройства являются образующая внешнего или внутреннего элемента выполнена в виде дуги эллипса; первый фокус указанного эллипса расположен в точке, где находится мнимое изображение точечного источника света, формируемое внешним или внутренним, соответственно, элементом выпуклого трехэлементного зеркала; второй фокус указанного эллипса находится в точке, равноудаленной от поверхности этого элемента и от точки пересечения пучков света с осью симметрии устройства.На фиг. 1 представлена схема устройства для измерения профиля объекта; на фиг.2 - вид продольной модуляции интенсивности света; на фиг.,З - выходные, сигналы устройства при измерении двух видов объектов,Устройство содержит точечный источник 1 света, выпуклое трехэлементное зеркало 2, вогнутое трехэлементное зеркало 3,фотоприемник 4, систему 5 перемещения иконтроля положения устройства относительно объекта и блок записи данных,Устройство работает следующим образом, Включают точечный источник 1 света,точечный фотоприемник 4, систему 5 перемещения и контроля положения устройства относительно объекта, а также блок 6 записи данных, Объект подводят к устройствутак, чтобы перепад глубины объекта не превышал длину участка, на котором происходит продольная модуляция интенсивностисвета. Затем дают команду системе 5 перемещения и контроля положения устройства,и оно начинает перемещаться вместе с точечнцм источником 1 света, выпуклым трехэлементным зеркалом 2, вогнутымтрехэлементным зеркалом 3 и точечным фотоприемником 4,Перемещение идет вдольнаправления, которое перпендикулярно оптической оси устройства и соответствует минимальному перепаду глубин обмеряемогообъекта, После окончания обмера движение 15прекращают и возвращают устройство в исходное положение. В блок 6 записи данныхпоступают все необходимые данные об объекте с любым профилем, Описанные операции можно повторить требуемое число раз 20с одним и тем же объектом, или перейти кизмерению профиля другого объекта,При работе устройства происходит следующее, Лучи света из точечного источника1 света освещают выпуклое трехэлементное 25зеркало 2. Отраженные от внутреннего ивнешнего элементов выпуклого трехэлементного зеркала 2 лучи светапопадают навнутренний и внешний элементы вогнутоготрехэлементного зеркала 3 соответственно, 30Так как образующие указанных двух элементов вогнутого трехэлементного зеркала3 отличаются друг от друга, а именно однаиз образующих является дугой эллипса, адругая - другой параболы, то лучи света, 35отраженные от указанных двух элементовтрехэлементного зеркала 3,. пересекаютсяна оптической оси устройства таким образом, что угол между волновыми векторамйинтерферирующих полей изменяется вдоль 40оптической оси устройства. Возникает продольная модуляция интенсивности. света(фиг, 2). В точке, ближайшей к устройству, период модуляции интенсивности света меньше периода модуляции йнтенсйвности света в точке, удаленной от устройства. Это приводит к тому, что устройство теперь способно отличать один от другого два объекта с профилями А и Б (фиг. 1), которые в прототипе дали тождественные цуги импульсов фототока,На фиг, 3 видно; что цуг импульсов фототока от объекта с профилем А (вверху) существенно отличается Ьт цуга импульсов фототока от объекта с профилем В (внизу), Тем самым удается снять ограййчение на класс объектов, профили которых можно од нозначно измерять данным устройством. Формула изобретения Устройство для измеренияпрофиля объекта, содержащее последовательно установленные точечный источник света, объектив, включающий оптические связанные выпуклое трехэлементное коническое зеркало и вогнутое трехэлементное коническое зеркало, фотоприемник, блок регистрации, электрический связанный с фотоприемником, и систему перемещения и контроля положения устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона контролируемых объектов, вогнутое трех- элементное коническое зеркало выполнено с образующей внешнего или внутреннего элемента в виде дуги эллипса, первый фокус которого расположен в точке, где находится мнимое изображение точечного источника света, формируемое внешним или внутренним соответственно элементом выпуклого трехэлементного зеркала, а второй фокус эллипса находится в точке, равноудаленной от поверхности этого элемента и от точки пересечения пучков света сосью симметрии устройства.1753260 Составитель М,МининРедактор О. Головач Техред М,Моргентал Корректор Е,Папп изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгоро Гагарина, 101 Заказ 2758 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открмтиям при ГКЙТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5