Устройство для измерения взаимного углового положения объектов

е;кая ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. с присоединением заявки Нов 6 О) В 11/2 Ь Государственный комнтет СССР но делам нзобретеннй н открытий(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЗАИННО 1 О УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВдсдЧ=ЕООсо. Изобретение относится к области контрольноизмерительной техники и может быть использовано, в частности для измерения взаимного углового положения объектов.Известны углоизмерители, содержащие неподвижный автоколлиматор, включающий осветитель, диаФрагму с центральной щелью, трубу с объективом и Фотоприемник, и вращающуюся в поле зрения автоколлиматора вокруг о и симметрии многогранную призму (1.Известные углоизмерители используют преобразование информации о взаимном угловом положении плоских 15 отражателей во время - импульсный код. Об угле судят по длительности временного интервала, заключенного между появлением двух импульсов на Фотоприемнике автоколлиматора, 20Недостатком иэве"тного углоиэмерителя является низкая точность измерения.Наиболее близким по своей технической сущности и решаемой задачи является устройство для измерения взаимного углового положения объектов, содержащее плоские отражатели, связываемые с объектами, неподвижный автоколлиматор, включающий ос ветитель, диафрагму с центральной цепью, трубу с объективом, у которого оптическая ось совмещена с осью трубы, и Фотоприемник; на оптической оси объектива установлено плоское зеркало, размещенное под углом к осн трубы и выполненное с воэможностью вращения вокруг упомянутой оси (2.Недостатком известного устройства является низкая точность измерения д 4, обусловленная угловым объемом наклонного зеркала и определяемая формулой где- угол наклона плоскости зеркала к оси трубы в град;дс- радиальный бой оси врашениянаклонного зеркала, вызывающий угловые колебания оси;с - расстояние между опорами осивращения.Цель изобретения - повышение точности измерения,Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве труба выполнена с воэможностью вращения вокруг своей оси, плоское зеркало жестко эа60 креплено в трубе, объектив установлен так, что его оптическая ось перпендикулярна оси вращения трубы, вдиафрагме выполнена щель, параллельная центральной щели, а фотоприемникрасположен в поле зрения приемнойщели, 5Сущность предлагаемого устройствазаключается в обеспечении условий,исключающих влияние поворотов трубы в пределах радиального боя опорна точность измерения. Это обеспечивается жесткой Фиксацией оптической оси автоколлиматора относительно. центра симметрии центральной и приемной щелей диафрагмы во все время измерения, т.е, при вращении трубы автоколлиматора и последовательном ви -зировании отражателей,На фиг . 1 изображено предлагаемое устройство, разрез; на фиг. 2-трубы автоколлиматора, разрез, видсверху; на фиг 3 - конфигурация диафрагмю, закрепленной на трубе автоколлиматора в фокальной плоскостиобъектива.Устройство (см. Фиг. 1) содержитплоские отражатели 1 (связанные с 25объектами не изображены), автоколлиматор, включающий осветитель, образованный источником 2 излучения,конденсорной линзой 3 и поворотнойпризмой 4, диафрагму 5 (см, фиг, 3) 30с центральной 6 и приемной 7 щелями,трубу 8 с объективом 9, фотоприемник 10 и наклонное зеркало 11, размещенное под углом 45 к оси трубы00. Вращение трубы в подшипниках 3512 обеспечивается приводом 13. Труба 8 снабжена стеклянным диском 14 снанесенными на нем радиальными штрихами, Диск 14 входит в состав фотоэлектрического датчика 15 угла с устройствами считывания информации, содержащими осветители и Фотоприемники (на фиг. 1 не показаны).Оси ХУЕ (фиг. 2) образуют вращающуюся систему координат, причем осьох совмещена с осью 00, ось 2 направлена по оптической оси коллимированного пучка, а ось У лежит в плоскости наклонного зеркала 11.На Фиг. 2 указано направление вращения трубы 8 и углы 9 и Ч;+, обраэованные проекциями нормалей к отражателям на плоскости, в которой вращается ось 02.Центр симметрии центральной щелиб диафрагмы 5 совмещен с осью Х, а 55удлиненная сторона щели б направлена вдоль оси 2., приемная щель 7 параллельна центральной.Предлагаемое устройство работаетследующим образом,Лучистый поток источника 2 излучения, сформированный конденсаторнойлинзой 3, с помощью поворотной призыв 4 с посеребренной наклонной гранью фокусируется в плоскость диафрагмы 5, проходит через центральную щель б и коллимируется объективом 9.При этом оптическая ось пучка в пределах трубы автоколлиматора на наклонном зеркале 11 претерпевает излом на 90 , При вращении трубы, ког,ца направление оси 2. совпадает снормалью к поверхности отражателя 1,коллимированный поток возвращается вавтоколлиматор и в плоскости диафрагмы 5 формируется в светящуюся полоску, повторяющую конфигурацию центральной щели 6. При некотором угле междунаправлением оси Е и нормали к поверхности отражателя 1 отразившаясячасть лучистого потока пройдет черезприемную щель 7 и попадает на фотоприемник 10, находящийся в поле зрения приемной щели во все время вращения трубы.Влияние наклонов оси вращения 00из-эа боя в опорах на амплитуду сигнала фотоприемника рассмотрим напримере двух характерных поворотов:а) поворот оси Х (оси вращения 00)вокруг оси У; б) поворот оси Х вокруг оси 7 ,В первом случае светящаяся полоска, образованная отразившимсяпучком вплоскости диафрагмы 5 сместится в направлении оси 2, т.е.параллельно приемной щели (см. Фиг.3), что не может изменить амплитудусигнала.Во втором случае поворот претерпевает как наклонное зеркало, так идиафрагма. Совместное их движениеаналогично повороту неподвижного автоколлиматора вокруг оптической оси,или, что то же, поворот отражателявокруг его нормали, Любые иэ этихдвижений не могут изменить ам,плитуду сигнала. Существованиенекоторого угла между нормальюотражателя и оптической осью коллимированного пучка приводит к ошибкеизмерения, определяемой формулой 1 ООа Ь 68где Й - фокусное Расстояние объектива, мм;а - расстояние между щелями 6и 7,Сопоставление двух формул (1) и(2) указывает на существенное (надва-три порядка) уменьшение погрешности измерения, порождаемой угловымбоем оси 00.С целью ослабления требований кстабильности вращения трубы 8 автоколлиматора приводом 13 введен фотоэлектрический датчик 15 угла, Формирующий импульсы при повороте трубына угол, равный шагу радиальныхштрихов стеклянного диска 14. Временные интервалы, заключенные в промежутках между импульсами Фотоприем.ника 10 и следующим за ним импульсом фотоэлектрического датчика угла,интерполированием легко выражаютсяв угловой мере.Формула изобретенияУстройство для измерения взаимного углового положения объектов, содержащее плоские отражатели, связываемые с объектами, автоколлиматор, включающий осветитель, диафрагму с центральной щелью, трубу с объективом и фотоприемник, и плоское зеркало, размещенное под углом к оси трубы, отличающеесятем, что, с целью повышения точности измерения, труба выполнена с возмож 679791 6ностью вращения вокруг своей оси,плоское зеркало жестко закреплено втрубе, объектив установлен так, чтоего оптическая ось перпендикулярнаоси вращения трубы, в диафрагме выполнена приемная щель, параллельная5 центральной щели, а фотоприемникрасположен в поле зрения приемнойщели. Источники информации, принятые во10 внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 266236, кл, С 01 В 9/10, 1968,2, Акцентованная заявкаР 1393535, Великобритания,С 01 В 27/17 (прототип).679791 Составитель Л. ЛобзоваРедактор Л. Письман Техред О.Андрейко КорректорО, Би о т р 4/ лиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ.4774/34 ЦНИИПИ по 113035, Тираж 866сУдарственного коми елам изобретений и о сква, Ж, Раушска ПодпСССРий