Устройство для дистанционного контроля углов разворота объекта

Союз Советских Социалистических Реслуолик(23) ПриоритетОпубликовано 15,03.77. БюллетеньДата опубликования описания 18.05,77 Государстееннын комите Совета Министров СССР ло делам изобретений 53) УДК 531.715,1(088.8) и открытии Автор Цуккерман обретен 71) Заявите нинградскии институт точнои механи) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО КО УГЛОВ РАЗВОРОТА ОБЪЕКТА Изобретение относится к области измерительной техники, предназначено для дистанционного контроля углов разворота объектов и может найти применение, например, при контроле величины деформаций самолетов, судов и т, п. во время их сборки и эксплуатации, при согласовании нулевых положений установленных на одном объекте астронавигационных приборов.Известно устройство для контроля углов разворота объекта, содержащее источник поляризованного света, анализатор, фотоприемник, детектор, блок сравнения и регистрации,В устройстве используется свойство поляризованного света значительно изменять коэффициент прохождения через анализатор при изменении углов, близких к 45, В этом устройстве через анализатор попеременно пропускаются два пучка света, плоскости поляризации которых наклонены под 45 в разные стороны, Прошедший поток направляется на фотоусилитель, сигналы синхронно детектируются и сравниваются. В случае неравенства сигналов приемная часть разворачивается (вручную или следящим приводом) до их уравнивания, а угол разворота определяется по шкале или иным способом.Недостатки устройства с поляризованным светом являются: значительное влияние колебаний температуры и питающего напряжения на результаты измерении, что снижает точность контроля и низкие производительность и точность контроля, вызванная тем, что устройство пе имеет датчиков-преобразователей для дистанционной передачи измерений,Наиболее близким техническим решениемк предлагаемому изобретению является устройство для дистанционного контроля углов разворота объекта, содержащее основание, 1 О установленный на нем управляющий блок,выполненный в виде фотоэлектрического автоколлиматора, в фокальной плоскости которого расположена крестообразная крышевидная призма с притупленными ребрами, за ко торой установлен конденсор и фотоприемник,и отражающий блок, расположенный на объекте и выполненный в виде объектива и установленного за ним зеркального отражателя.Четыре грани призмы подсвечиваются четырь мя импульсными лампами, питаемыми импульсами тока одной частоты с различным сдвигом фаз и большой скважностью. Если ось отражающей пирамиды и ее грани параллельны оси автоколлиматора и граням крышевидной 25 призмы, то автоколлимационные изображенияподсвеченных граней совмещены с ними же, и отраженный поток на фотоприемник не проходит. Если же пирамида наклонена относительно горизонтальных осей или развернута 30 вокруг оси автоколлиматора, то изображенияподсвеченных граней смещаются, и ФЭУ через притупленные ребра попадает часть отраженного пирамидой потока, пропорциональная сумме углов наклонов и разворота. Определение составляющих по величине и знаку производится с помощью сложной электронной системы выделения соответствующих сигналов.К существенным недостаткам устройства относятся: невысокая точность контроля, вызванная тем, что ввиду большого числа возможных комбинаций, составляющих по величине и знаку практически невозможно независимое и точное получение сигнала по каждой составляющей, и малость линейных перемещений границы засвеченных граней при разворотах и наклонах отражающей части, определяемая требованием, чтобы длина ребер крышевидной призмы давала пучки лучей, укладывающиеся в поперечный размер пирамиды,Кроме того, для передачи информации в ЭВМ с целью повышения производительности измерений в устройство необходимо введение датчика преооразователя.С целью повышения точности и производи тельности контроля управляющий блок данного устройства выполнен в виде двух разнесенных один относительно другого точечных источников света, расположенных в фокальной плоскости объектива, вращающегося цилиндрического модулятора с нанесенными на нем спиралями разного направления угла. подъема и круговой шкалой, установленного так, что ось его вращения перпендикулярна оптической оси обьектива, двух разнесенных один относительного другого фотоприемников установленных в фокальной плоскости объектива, каждый соответственно над источником света и расположенных с внутренней стороны модулятора за его спиралями, дополнительных источников света и фотоприемника, установленных один напротив другого по разные стороны модулятора в плоскости его круговой шкалы, блоков регистрации, соединенных с выходами фотоприемников и блоков обработки сигналов с фотоприемников. Кроме того, для измерения углов по трем координатам центральная часть объектива выполнена в виде плоского зеркала.На фиг, 1 показана схема предложенного устройства; на фиг. 2 - часть цилиндрической поверхности модулятора с нанесенными на ней спиралями разного направления и круговой шкалой; на фиг. 3 - схема применения устройства при измерении углов по трем координатам; на фиг. 4 - вариант выполнения отражающего блока при контроле в двух перпендикулярных направлениях.Устройство содержит основание (на фигурах не показано), на котором расположены три точечных источника 1, 2 и 3 света, три фотоприемника 4, 5 и 6, модулятор 7, три усилителя 8, 9 и 10 фототоков (блоки регистрации), соединенные с выходами фотоприемников, электронный переключатель 11, соединен 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 бО ный с выходами усилителей, реверсивный счетчик 12 импульсов, соединенный с переключателем, трп блока 13, 14 и 15 питания точечных источников света и привод 16 модулятора для его вращения, образующие управляющий блок, об ьектив 17 и зеркальный отражатель 18, установленные на объекте (на фигурах не показан) и образующие отражающий блок, Кроме того, устройство содержит фотоэлектрический автоколлиматор 19, укрепленный на управляющем блоке, и плоское зеркало 20, укрепленное на центральной части объектива 17 для применения устройства при контроле угловых перемещений относительно трех координатных осей.Для контроля разворотов в двух перпендикулярных направлениях устройство содержит дополнительный объектив 21 и дополнительный зеркальный отражатель 22, расположенные по отношению к объективу 17 и отражателю 18 под прямым углом (см. фиг, 4),Работает устройство следующим образом, В управляющем блоке, укрепленном на основанииустановлены два разнесенных источника света 1 и 2, излучающих модулированный поток в сторону отражающего блока, укрепленного на расстоянии Л от управляющего и состоящего из объектива 17 и двугранного зеркального отражателя 18 с углом 90. Источники света 1 и 2 установлены в фокальной плоскости объектива 17 на расстоянии Ь между ними поэтому пучки лучей, идущие от каждого излучателя, образуют за объективом параллельный ход лучей. Попадая на зеркальный отражатель 18 с углом 90 (который может быть выполнен в виде призмы или двух зеркал), эти пучки после отражения от его граней возвращаются по тому же направлению и дают изображения т и р (см. фиг. 2) источников света в фокальной плоскости объектива 17 с тем же расстоянием Ь между ними. Ребро отражателя 18 несколько наклонено назад, чтобы изображения т и р источников света 1 и 2 были перемещены вверх и располагались на поверхности модулятора 7, имеющего форму цилиндра с нанесенными на нем спиральными штрихами А и В, имеющими угол подъема р разного знака,илинейнейкруговой шкалой С (см. фиг. 2). Шкала подсвечивается дополнительным источником 3 света, точечное изображение которого и модулируется штрихами шкалы, а получаемые сигналы поступают на фотоприемник 4 и через усилитель 10 и электронный переключатель 11 (типа триггера) на реверсивный счетчик 12 импульсов.Измерение угла р относительного р чзворота обеих частей устройства происходит так.При вращении модулятора 7 по стрелке спиральный штрих В, пересекая изображение р излучателя, подает через фотоприемник 5, усилитель 8 и электронный переключатель 11 сигнал на реверсивный счетчик 12, который начинает счет импульсов, поступающих от модуляции точечного изображения и штрихамишкалы Х. Счет импульсов происходит на перемещении модулятора, равном Ь, когда штрих В пересечет изображение т излучателя 1 и подает в переключатель 11 сигнал на реверсивный счетчик 12, При дальнейшем движе" нии модулятора изобраяение и будет промодулировано утолщенным штрихом Р шкалы, а получаемый при этом более длительный сигнал переключит реверсивный счетчик 12 на вычитание тштрих Р может быть заменен магнитной меткой). При дальнейшем движении модулятора изображения р иитбудутпромодулированы штрихом А, имеющим другой знак угла подъема Р, с аналогичным процессом открывания и запирания счетчика 12 на перемещении, равном Ь, и следовательно, подачей на счетчик такого яе числа импульсов. Так как счетчик ко времени прихода штриха А (или аналогично ему, если на барабане нанесены несколько пар штрихов типа А и В) переклютен ца вычитание, то результатом модулированця изображений р и т штрихами А и В будет тт 1 тль.Если яе отражающий блок повернут относительно управляющей части, например на угол , то изображение р излучателя 2 переместится в положение рь На основании свойства двугранного отражателя проворачивать изобратеттие на двойной угол ррт=2 Ь ср, при этом перемещение тптриха В ц шкалы С по сравнению с предыдущим случаем уменьшится наДЬ= -=2трз(см. фиг, 2),Так как угол подъема у штриха А противоположен В, то его перемещение при модуляции рт и т увеличится на ту же величину ЛЬ, а в результате модуляции двумя тптрихами изображений р и т на счетчике 12 накопится число импульсов, отвечаютцее ца шкале С величине2 ДЬ =4 - ,тра Обозначив линейную пену делетцтй шкалы через 1, находим, что число У импульсов на счетчике при повороте на угол ср будет равноЮ= ==4 2 ЛЬ Ь о Формула изобретения101. Устройство для дистанционного контроля углов разворота объекта, содержащее основание, установленный на нем управляющий блок, и отракающий блок, располагаемый нг объекте и выполненный в виде объектива и установленного за нцм зеркального отражателя, отличающееся тем, что, с целью повьццепия точности и производительности контроля, управляющцй б,пок выполнен в виде двух разнесенных один относительно другого точечных источников света, расположенных в фокальттой плоскости объектива, вращающегося ццлинчрцческого модулятора с нанесенными на не.т спиралями разного направления угла по,ччема п круговой тцкалой, установленного так, что ось его вращеттття перпендикулярна оптической осп объектива, дв х разнесетццтх один относительного другого фотопрттетттттков, устацов;теццых в фокальной плоскости ооъектива, каждый соответственно над источником света и распо,пояенцых с внутренней стороны модулятора за его спиралями, дополнительных источника света и фотоприемника, устаттовленттьтх один напротив другого по разные стороны модулятора в плоскости его круговой шкалы, блоков регттстрации, сое,чиненных с выходами фотоприемников ц блоков обработки с тгпалов с фотопрттетттттков.402. Устройство по п, 1, отличающеесятем, что, с целью измерения углов по трем координатам, центральная часть объектива выполнена в виде плоского зеркала.550529 иг,г.4 Заказ 1273/1 ОЦНИИПИ Изд.271 сударственного ко по делам изобр 3035, Москва, ЖТираж 899митета Совета Министров СССРтений и открытий