Устройство для определения нап-равления наклона обекта

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Сез Советских Сацнаннстнческнх Республик(32) 15 10 76 С 01 С 9/12 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения ИностранецЛарс А.Бергквист/ф 4 т,-,о. я 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИ НАКЛОНА ОБЪЕКТАбразуюм повоые узоры движнуюшагом, ижной ко смежны ьной фор ры имеют а растра соответа неподмеж 5 часть раззоны,приимеет шаг а эон, окдвиж лель наяныеснышагну, а шравеннтрал по веьной и ной и подвижложены в чех в виде четырастры в двух,ых квадраитах растром усповорота и Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам угловой индикацииду двумя частями при определении угла наклона объекта от вертикали.Известно устройство для индикации углового перемещения, действие которо" го основано на использовании муаровог эффекта, Устройство содержит оптические элементы, с нанесенными на них растрами с разными шагами, образующими при взаимном перемещении(повороте) муаровый узор 1) .Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения направления наклона объекта, содержащее корпус, неподвижную и подвижную части с нанесенными на них растрами, образующими при наложении и взаимном повороте указанных частей муаровые узоры, причем растры нанесены на подвижную и неподвижную части с разнымшагом (2) .Цель изобретения - упрощение определения направления наклона.Цель достигается тем, что в устройстве для определения направления наклона объекта, содержащем корпус, неподвижную и подвижную части с нанесенными на них растрами,шими при наложении и взаимнроте укаэанных частей муаропричем растры нанесены на ии неподвижную части с разнымирастры, нанесенные на неподчасти, разделены на нескольэон квадратной или прямоугомы, в каждой иэ которых расразный шаг, отличный от шагсоседней зоны и шага растраствующей зоны, нанесенноговижной части. Кроме того, неподелена на три паралчем растр центральной эотличный от одинаковогоружающих центральную зорастра подвижной частиличине половине шага цеокружающих ее эон.При этом иа неподвижной частях растры расптырех зонах, выполненнырех квадрантов, причемдиагонально расположенимеют одинаковый шаг.А неподвижная частьтановлена с возможностстопорения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.На фиг. 1 схематически показанынеподвижные и подвижные части,с нанесенными на них растрами(первый вариант)1 на фиг. 2 - фронтальная проекция устройства, выполняющего роль пуэырькового уровня; на фиг. 3 - сечение устройства; на фиг, 4 - 6 -дисковые решетки (растры), причем каждый иэ рисунков показывает индикацию в основном положении дисковых решеток по отношению друг к другу на фиг. 7 и 8 - первая и вторая дий" ковые решетки с четырьмя зонами(второй вариант) на Фиг. 9 - прямоугольная решетка; на Фиг, 10 - 12дисковые решетки, каждый из рисунковпоказывает индикацию основного положения из дисковых решеток по отноше-,нию друг к другу.Изобретение .применимо к устройствам, использующимися в качестве пу" эырьковых уровней. При таком примененни растр с одним шагом нанесен на неподвижной части, а растр с другим шагом - на подвижной части, которая конструируется таким образом, что при действии силы тяжести устанавливается в определенном положении, прикотором центр тяжести подвижной частирасполагается со смещением от осивращения подвижной части.Очевидно, что подвижная часть будет всегда устанавливаться в определенное положение, с расположениемцентра тяжести по вертикали ниже осивращения. Муаровый узор, образующийся при этом между узорами неподвижной части и подвижной части, когданеподвижная часть с кромкой или торцом, используемым для этой цели,прикрепляется к точно горизонтальнойили вертикальной части, будет принимать определенную и легко распознаваемую форму. Простая реализацияустройства, предназначенного для использования в качестве наклономера,включает в себя неподвижную часть ввиде корпуса, в котором для вращения расположена подвижная часть сцентром тяжести, смещенным относительно оси вращеяия:, и окно индикации для наблюдения муарового узора,На фи г, 1 показ аны две дис ковые решетки (растры) 1 и 2, состоящие из круглого диска, снабженного множест,вом непрозрачных линий, составляющих решетку, Первая дисковая решетка 1 крепится на неподвижной части, а вто- рая 2 - на подвижной части. Дисковая решетка 1 имеет шаг 3, отличающийся .от шага 41 на второй дисковой решетке 2. Первая дисковая решетка 1 снаб жена тремя параллельными областями 5 - 7 с решетками, каждая из областей имеет решетки, отличающиеся от решеток в соседних областях. Вторая дисковая решетка 2 снабжена только одной решеткой 4, Области 5 и 7 имеютманьший шаг, чем центральная область6. Непрозначные линии 8 имеют равнуюширину в трех областях 5 - 7 на дисковой решетке 1 и на дисковой решетке 2, Линии 8 имеют ширину порядка0,6 мм. Расстояние между линиямицентральной области 6 составляет около 0,2 мм, в областях 5 и 7 - около0,4 мм, в решетке 4 - около 0,3 мм,Интерференция, возникающая междурешетками описанного типа, приводитк отчетливым узорам в различных положениях решеток 1 и 2На Фиг. 2 приведено устройство,используемое в качестве пузырьковогоуровня. Оно содержит неподвижную часть9 в виде квадратного корпуса (фиг.3),содержит внутреннюю полость 10 в виде цилиндра, в которой монтируетсяподвижная часть в виде второй дисковой решетки 2 таким образом, что онавращается вокруг горизонтальной оси11 вращения. Решетка 2 имеет формукруглого диска с плоскопараллельныьи сторонами и может быть изготовле.на из прозрачного пластического материала,Центр тяжести диска смещен от оси.11 вращения, Корпус 9 имеет индикационное окно 12, расположенное вышеоси 11 вращения (Фиг. 2).При прохождении света через дверешетки создается интерференционноеизображение за счет интерференциимежду непрозрачными линиями 8 и проз.рачными промежутками между линиямина первой дисковой решетке и решеткой на втором диске.На Фиг 4 - 6 показаны три тийаинтерференционного изображения, которые создаются двумя дисковыми решетками 1 и 2.Выполнение дисковых решеток 1 и2 приводит к тому, что могут бытьполучены три различных интерференционных изображения, когда решетки5 - 7 комбинируются со второй дисковой решеткой 2.Когда решетки 1 и 2 имеют положение, при котором линии 8 дисковойрешетки параллельны, получается интерФеренцион(ая картина, которая состоит из существенно отличающихся трех,широких темных полос 13 - 15, параллельных линиям решетки (фиг. 4). Каждая широкая полоса 13 - 15 Располагается по центру в каждой области5 - 7. Линии 13 - 15 составляют узор,чувствительный к вращению первогодиска по отношению ко второму, таккак при небольшом угле между линиямирешетки 1 и 2 дисков широкие линии13 - 15 не будут параллельными повсей длине.При вращенни второй дисковой решетки 2 против часовой стрелки на малый угол относительно к первой дисковой решетке создается интерферен841607 горизонтальной плоскости, в то время, как решетка диска 17 устанавливается параллельно с горизонтальной плоскостью под действием ее центра тя,жести, располагаемую снаружи от центра ее вращения.Когда дисковые решетки 18 и 19 на дисках 16 и 17 параллельны друг другу, получается интерференционное изобрежение, состоящее из широких черных полос 26, параллельных непрозрачным линиям 8 (Фиг. 10)Если дисковая решетка 17 поворачивается по часовой стрелке по отношению к дисковой решетке 16, получается интерференционное изображение 27, имеющее Форму ромба .(Фиг. 11), при повороте дисковой решетки 17 против часовой стрелки относительно решетки 16, интерференционное изобракение имеет форму креста (фиг. 12).Когда дисковая решетка 17 поворачивается по отношению к дисковой ре" шетке 18 сначала по часовой стрелке, а затем против, то ромб 27 сжимается до полоски 26 (фиг, 10), которая при продолжающемся повороте против часовой стрелки разделяется на крестообразное изображение 28 (фиг. 12),.Устройство обеспечивает четкую и легко воспринимаемую информацию о наклоне неподнижной части 9 по отношению к определенному положению и о направлении угла наклона от этого положения; Формула изобретения 1. Устройство для определения направления наклона объекта, содержащее корпус, неподвижную и подвижную части с нанесенными на них растрами, образующими при наложении и взаимном повороте указанных частей муаро- вые узоры, причем растры нанесены на поднижнуЮ и неподвижную части с разными шагом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения определения направления наклона, растры, нанесенные на неподнижной части, разделены на несколько смежных зон, квадратной или прямоугольной форьн, н каждой иэ которых растры имеют разный шаг, отличный от шага растра соседней эоны и от шага растра соответствующей зоны, нанесенного на подвижной части.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, чтонеподвижная часть разделена на три параллельные эоны, причем растр центральной зоны имеет шаг, отличный от одинакового шага зон, окружающий центральную зону, а шаг растра подвижной части ранен по величине половине шага центральной и окружающих ее зон.3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что на неподционный узор (фиг, 5), наружные по.лосы 13 и 15 располагаются под угломс наклоном вправо, в то время, какцентральная полоса 14 имеет наклонвлево. Концы центральной полосы соединяются с концами наружных полос13 и 15, образуя фигуру н нидеПри повороте дисковой решетки2 по часовой стрелке на малый уголотносительно первой создается узорв виде;7, являющийся зеркальнымизображением Фигуры Е. первого случая (фиг. 6) .Таким образом, устройство показывает направление наклона поверхности по отношению к горизонтальнойили вертикальной плоскости. 15Если устройство используется какпузырьковый уровень, только перваядисковая решетка может поворачивать. ся и фиксироваться в двух положениях, перпендикулярных друг другу, 20например, когда линии 8 решеткипараллельны с продольной осью измеряемого предмета или они перпендикулярны укаэанной оси.На Фиг. 7 показаны дне дисковыерешетки н соответствии со второй реа 25лиэаций изобретения. Диски 16 и 17могут быть круглыми, прямоугольными. Каждый из дисков 16 и 17 содержитчетыре области, снабженные решетками, причем решеки с одним типом перегородок имеются н двух областяхкаждой части, отличных от типов пе)егородок в двух других областях каждойчасти.,Решетки 18 и 19 ограничиваютсяснаружи диска при помощи двух хорд20 и 21, а укаэанные области ограничиваются хордами 20 и 21 одним диаметром, проходящим параллельно хордам и диаметром, проходящим перпендикулярно хордам, так что областиобразуют четыре квадранта 22 - 25.Решетки 18 и 19 состоят иэ непрозрачных линий 8, имеющий ширину0,6 мм, на каждом из двух дисков 4516 и 17, расстояние между линиями врешетках н двух квадрантах 22 и 24меньше, чем н остальных двух квадрантах 23 и 25.Расстояния между линиями 8 н кнадрантах 22 и 24 составляет около0,2 мм, а н 23 и 25 - около 0,4 мм.В собранном состоянии устройствадиски 16 и 17 располагаются такимобразом, что прямоугольные областирешеток располагаются друг над дру 55гом,При повороте решеток 1 и 2 получается интерференционное изображение,имеющее вид, эависящий от того, н каком направлении первая дисковая решет 40ка поворачивается относительно второй. Когда, например, неподвижнаячасть 9 располагается на поверхности,наклоненной к горизонтальной плоскости, решетка диска 16 наклонена к 65841607 г 11 ф 7 Фиг,11 рра Д 4888/86 Тираж 642 Подписноеент",г.ужгород,ил,Проектная,4Ф ВНИИПИ 3 ака Филиал ППП"П вижной и подвижной частях растры расположены в четырех зонах, выполненных ,в виде четырех квадрантов, причем растры в двух диагонально расположенных квадрантах имеют одинаковый шаг.4. Устройство по пп,1-3, о т л ич а ю щ е е с я тем; что неподвиж.ная часть с растром установлена с воэможностью поворота и стопорения 4 в двух взаимно перпендикулярных плоскостях,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Мироненко М,В. Фотоэлектрические измерительные системы М., фЗнергия ф , 1967, с. 77-86,2, Патент СШМ Р 3945129,кл, 23-399, 1976 (прототип).