Оптико-электронное устройство для контроля положения объекта

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) 0 35936)4.С 01 В 11/26 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИЗОБРЕТЕН ЕЛЬСТВУ сходя щиизображеки на оп(71) Ленинградский институт точной механики и оптики(56) Авторское свидетельство СССР1211601, кл. С 01 В 11/26, 1986. (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение позволяет контролировать угловые развороты и линейные перемещения объекта. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем измерения так" же линейных перемещений объекта. Пос.- ледовательно формируют три пучка измерения от передающего блока, два из которых коллимированы и наклонены по разные стороны от оптической оси передающего блока, а третий пучок -ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ йся, с помощью него строят ние соответствующей ему мартической оси. Пучки принимают приемным узлом, скрепляемым с объектом, состоящим.из двух прием-. ных объективов и расположенного между ними проекционного объектива, плоскость изображения проекционного объектива совпадает с фокальными плоскостями приемных объективов и в ней расположен позиционно-чувствительный фотоприемник, соединенный с блоком обработки. Каждый из приемных объективов оптически сопряжен с одной из двух смещенных с оптической оси мас рок, а проекционный объектив " с тре- щ тьей маркой, расположенной на оптической оси передающего блока, На фотоприемнике приемными и проекционным объективами формируют изображение трех марок, по пространственному по- ф ложению которых судят об угловом и линейном перемещении объекта, 3 ил, 1435936Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для контроля углового поворотаобъекта и его линейных смещений присборке, монтаже и эксплуатации изделий.Целью изобретения является расширение функциональных возможностейпутем измерения также линейных перемещений объекта.На фиг, 1 приведена принципиальнаясхема устройства; на фиг.2 и 3 - положение изображения марок на фотоприемнике при различных смещениях контролируемого объекта,Устройство содержит три источникаизлучения (не показаны), три марки1-3, объектив 4, в фокальной плоскости которого расположены две марки 1 и 2, смещенные с его оптическойоси на равное расстояние, и второйобъектив 5, расположенный между марками 1 и 2, в фокусе которого установлена марка 3, образующие передающий узел, проекционный объектив Ь,два приемных объектива 7 и 8, позиционно-чувствительный фотоприемник 9 иблок обработки (не показан), образующие приемный узел 10, скрепляемый сконтролируемым объектом.Проекционный объектив Ь расположенмежду двумя приемными объективами 7и 8, оптические оси которых параллельны оптической оси передающего 35узлаНа фиг.2 и 3 обозначено изображение марок на фотоприемнике от марок1 и 2 соответственно 11 и 12 и отмарки 3 ее изображение 13. 40Изображение марки 3 на оптическойоси передающего узла, формируемоеобъективами 4 и 5, совпадает с плоскостью предметов проекционного объектива Ь, а его плоскость изображения 45совпадает с фотоприемником 9,Объект контроля имеет возможностьповорота и смещения относительно осейХ, 7, Е (фиг.1) на углы д, Ч;Чи линейную величину в плоскости Х 7. 50Устройство работает следующим образом.Последовательно включают источникиизлучения, освещая соответственномарки 1-3. При подсветке марок 1 и 2 55объектив 4 формирует коллимированныйпучок излучения, наклоненный к оптической оси по разные стороны от нее,Каждый из коллимированных пучков,формируемых от марок 1 и 2, принимаютсоответствующим приемным объективом7 и 8 и фокусируют его изображение вцентре фотоприемника 9.При подсветке марки 3 ее изображение объективами 4 и 5 строится на оптической оси передающего узла междуобъективом 4 и проекционным объективом Ь, который проектирует ее изображение в центр фотоприемника 9. Нафиг.1 показано совпадение изображенийтрех марок в начальном положении,При угловом развороте объекта изображения марок будут занимать различное пространственное положение на позиционно-чувствительном фотоприемнике,Так, например, при угловом повороте объекта на угол(угол скручивания) центры иэображения марок 1и 2 смещаются относительно начальногоположения в противоположные стороны(фиг.2), на расстояниеу 1 - у 1 + р 1тегде у и у - текущие смещения центров изображений 11 и12 марок 1 и 2 (Фиг.1) .соответственно при углеповорота ц по часовойстрелке,у - текущее суммарное расстояние между центрамиизображений марок.,С выхода позиционно-чувствительного фотоприемника 9 снимают сигналы,lпропорциональные смещениям у, и упричем сигналы снимаются в порядке,согласованном с последовательностьюизлучаемых иМпульсов светящимися марками 1 и 2, т.е. вначале у, а эатем уУгол поворота ц определяют иэзависимости7 + 1+ О = агсэ 1 п - --2 егде е - величина смещений оптическихосей приемных объективов7 и 8.Коллимационные углы поворота с иц определяют из зависимостей:х, и х, - смещения центров иэображений 11 и 12 марок 1 и 2 (фиг.З),при этом сигналы, им пропорциональные, снимаются с выхода позиционно- чувствительного фотоприемника 9 аналогичным образом и в той же последовательности, как и при вычислении угУ ла поворота ц у тевначале х у а затем х. Измеряемые смещения объекта вдольосей Х и 7 вычисляют из зависимости 25где 1., и 1. - расстояния от главнойплоскости проекционногообъектива 6 до плоскости предмета и плоскостиизображения соответственно,х и у - величина смещения изоб 35ь зражения 13 марки 3(фиг.З). При вычислении значений линейных перемещений объекта предварительноф ф с Ф определяют величины х х и у у, снимаемые с выхода позиционно-чувствительного фотоприемника. При линейных смещениях объекта происходит смещение проекционного объектива 6 относительно изображения 15 марки .3, формируемого передающим узлом, в результате чего объектив Ь строит ее изображение не в центре по. зиционно-чувствительного фотоприемника.20 Формула изобретенияОптико-электронное устройство для контроля положения объекта, содержащее два источника излучения, две марки и объектив, в фокальной плоскости которого установлены марки, расположенные напротив соответствующих источников по разные стороны от оптической оси объектива на равном расстоянии от нее и образующие передающий блок, и предназначенный для скрепления с контролируемым объектом приемный блок, включающий два приемных объектива, установленные так, что их оптические оси параллельны одна другой и расположены по разные стороны от оптической оси передающего блока на равном расстоянии от нее, каждый из которых оптически связан с одной из марок, позиционно-чувствительный фотоприемник, установленный в фокальной плоскости приемных объективов, и блок обработки информации, электрически соединенный с фотоприемником, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения также линейных перемещений объекта, оно снабжено последовательно установленными третьим источником излучения, третьей маркой и вторым объективом, в фокальной плоскости которого установлена третья марка, образующими коллиматор, расположенный между двумя марками вдоль оптической оси передающего блока, и проекционным объективом, установленным между двумя. приемными объективами так, что его оптическая ось совмещена с оптической осью передающего блока, его плоскость изображения совпадает с фотоприемником, а его плоскость предметов - с плоскостью изображения третьей марки.1435936 Тираж 680 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 035, Москва, Ж, Раушская наб., д