RU2079103C1 - Способ дистанционного измерения взаимных перемещений трех объектов в трех угловых координатах и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ дистанционного измерения взаимных перемещений трех объектов в трех угловых координатах и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2079103C1 RU2079103C1 SU5026120A RU2079103C1 RU 2079103 C1 RU2079103 C1 RU 2079103C1 SU 5026120 A SU5026120 A SU 5026120A RU 2079103 C1 RU2079103 C1 RU 2079103C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- objects
- sources
- coordinates
- angular
- lens
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Техническим результатом является обеспечение возможности измерения перемещения трех объектов в трех угловых координатах. В способе дистанционного измерения взаимных перемещений трех/или более объектов в трех угловых координатах на каждом из объектов опто-электронным путем измеряют собственные угловые перемещения в трех угловых координатах относительно общей связующей плоскости и по результатам измерений вычисляют в трех координатах взаимные угловые перемещения между объектами. При введении данных о расстоянии между любой парой объектов, измеренном любым другим путем, возможно изменение не только угловых, но и линейных перемещений. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике.
Известен ближайший по технической сущности и достигаемому результату способ дистанционного измерения взаимных перемещений двух объектов в двух угловых координатах, реализованный в устройстве по а.с. N 1472762, кл. G 01B 21/22.
Известный способ измерения заключается в том, что на каждом из объектов измеряют собственные угловые перемещения относительно общей для обоих объектов связующей прямой и по результатам измерений вычисляют взаимное угловое перемещение.
Недостатком известного способа является, то что третья угловая координата (угол скручивания) известным способом измеряться не может и нет возможности измерить взаимное угловое перемещение трех объектов.
Известное устройство содержит устанавливаемые на каждом из двух объектов источник излучения с объективом, где центр тяжести источника совпадает с оптическим центром объектива, и два позиционно-чувствительных фотоприемника, расположенные на соответствующих объектах, два блока определения координат, подключенные к соответствующим фотоприемникам и вычислитель, два входа которого подключены к двум блокам определения координат.
Недостатком известного способа является невозможность получения третьей угловой координаты и измерения взаимного перемещения трех объектов.
Техническим результатом является обеспечение возможности измерения взаимного перемещения трех объектов в трех угловых координатах.
Результат достигается тем, что в способе измерения взаимных угловых перемещений объектов, состоящем в том, что на объектах, взаимное перемещение которых хотят определить, устанавливают источники излучения и устройства для измерения координат и изображений этих источников, берут три источника излучения с учетом их видимости на заданной дальности измерения и устанавливают их на трех объектах таким образом, что в процессе перемещения объектов источники не перекрывались друг от друга и определяли бы своими центрами межобъектную плоскость, с этой плоскостью связывают устройства для измерения координат источников излучения, устанавливая каждое из них на объекте таким образом, чтобы центр источника, установленного на том же объекте, совпадал с оптическим центром устройства (его объектива или иного фокусирующего элемента), а два других источника находились бы в его поле зрения и проецировались бы в свои изображения на фотоприемной измерительной поверхности, по завершению установки фиксируют исходное взаимное угловое положение объектов, при этом считывают на каждом объекте с измерительного устройства значения координат центров тяжести двух изображений от источников излучения, находящихся в поле зрения, по значениям координат вычисляют угловое положение объекта относительно межобъективной плоскости в трех угловых координат, сравнивая угловые положения объектов относительно общей межобъективной плоскости, определяют угловое положение одного объекта относительно любого другого в трех угловых координат, исходные значения угловых положений переводят в память, далее аналогичным образом определяют текущие значения угловых положений объектов, сравнивают их с исходными значениями и определяют угловые перемещения объектов между собой.
Результат достигается тем, что устройство для измерения взаимных перемещений объектов, содержащее на одном объекте объектив, источник света в виде расходящегося пучка лучей с вершиной в оптическом центре объектива, позиционно -чувствительный фотоприемник и блок определений координат изображений, подключенный своими входами к выходам фотоприемника, содержащее на втором объекте те же элементы, снабжено расположенной на третьем объекте такой же группой элементов, вычислителем взаимных перемещений и тремя линиями передачи данных, которые своими входами подключены к выходам блоков определения координат изображений, а выходами к трем входам вычислителя взаимных перемещений.
Результат достигается также тем, что в устройстве вычислитель взаимных перемещений дополнен четвертым входом для ввода в него значения расстояния, постоянного или текущего, между двумя любыми источниками света данного устройства, измеренного иными средствами.
На фиг.1 изображены три объекта A, B и C; на фиг. 2 звено AB измерительной системы; на фиг. 3 объекты A, B и C и связанные с ними фотопреобразователи; на фиг. 4 -пояснение для поворота объекта A вокруг оси "Xa" в системе координат Xa, Ya, Za; на фиг. 5 - пояснение для случая поворота изображения объекта A на видеомониторе; на фиг.6 схема устройства измерения.
Устройство измерения содержит установленный на каждом из объектов A, B и C источник 1 излучения, объектив 2, матричный преобразователь 3 изображения и блок 4 определения координат изображения, связанный линией передачи данных 5 с вычислителем 6.
Способ позволяет измерять взаимное угловое перемещение трех (или более) объектов в трех угловых координат. Он отличается тем, что на каждом из объектов измеряют собственные угловые перемещения относительно общей связующей межобъектной плоскости и по результатам измерений вычисляют взаимное угловое перемещение в трех угловых координатах.
Способ осуществляется следующим образом.
На фиг. 1 изображены три объекта A, B и C. На каждом из них выбрана удобная для наблюдения с двух других объектов опорная точка, которая отличается от остальных точек, например, по яркости. Три такие точки на трех объектах образуют собой плоскость межобъектного треугольника ABC.
На фиг. 2 изображено звено AB измерительной системы. В качестве устройств для измерения собственных угловых перемещений использованы телевизионные камеры. Их оптические центры совмещены с опорными точками (опорными источниками света). При угловом перемещении объектов A и B относительно друг друга оптические оси их телевизионных камер смещаются относительно общей прямой AB (в'ABa'). Физически этой прямой является главный оптический луч. Собственные угловые перемещения Φa и Φb могут быть вычислены по смещению изображений "а" и "в" источников света на фотоприемной поверхности камер и расстоянию от оптического центра до фотоприемной поверхности (фокусному расстоянию объективов). Разность измерений, приведенных к единой системе координат, определяет взаимное угловое перемещение между объектами. На чертеже это видно из геометрических построений
Φab= Φa-(-Φb) = Φa+Φb.
На фиг. 3 объекты A, B и C и связанные с ними телевизионные камеры представлены их опорными точками (точечными источниками света). Три опорные точки образуют треугольник ABC. С каждой опорной точкой связана своим началом соответствующая система координат. Причем таким образом, что оси XY совпадают с плоскостью треугольника ABC, при этом оси Y направлены по биссектрисам углов α, β, γ. Углы a, β, γ определимы. Их можно вычислить по координатам изображений и расстоянию до фотоприемной поверхности. Следовательно, три системы координат отличаются друг от друга только разворотом вокруг оси Z на известные углы.
Φab= Φa-(-Φb) = Φa+Φb.
На фиг. 3 объекты A, B и C и связанные с ними телевизионные камеры представлены их опорными точками (точечными источниками света). Три опорные точки образуют треугольник ABC. С каждой опорной точкой связана своим началом соответствующая система координат. Причем таким образом, что оси XY совпадают с плоскостью треугольника ABC, при этом оси Y направлены по биссектрисам углов α, β, γ. Углы a, β, γ определимы. Их можно вычислить по координатам изображений и расстоянию до фотоприемной поверхности. Следовательно, три системы координат отличаются друг от друга только разворотом вокруг оси Z на известные углы.
На фиг. 4 изображен поворот объекта A вокруг оси Xa в системе координат Xa, Ya, Za. На светоприемной поверхности телевизионной камеры A видны изображения "c'" и "в'" источников света C и В. Угол vxa измеряется по смещению изображений и фокусному расстоянию fa.
На фиг. 5 изображен поворот объекта A на видеомониторе. Поворот произведен вокруг трех осей (X, Y, Z). На мониторе изображения "c'" и "в'".
Угловое перемещение объекта A вокруг оси Xa определится из соотношения
Угловое перемещение объекта A вокруг оси Ya определится из соотношения:
Угловое перемещение объекта A вокруг оси Za определяется из соотношения:
Аналогичным образом определяются угловые перемещения объектов B и C в системах координат Xв, Yв, Zв и Xc, Yc, Zc.
Угловое перемещение объекта A вокруг оси Ya определится из соотношения:
Угловое перемещение объекта A вокруг оси Za определяется из соотношения:
Аналогичным образом определяются угловые перемещения объектов B и C в системах координат Xв, Yв, Zв и Xc, Yc, Zc.
Полученные результаты измерений переводят в общую систему координат, например, связанную с объектом A, и производят окончательное вычисление взаимных угловых перемещений, которые сводятся к вычислению разности между значениями соответствующих координат.
Устройство для измерения взаимных перемещений объекта реализует способ следующим образом.
Источник 1 света установлен в оптическом центре объектива 2. Матричный преобразователь 3 совмещен своей фоточувствительной поверхностью с фокальной плоскостью объектива. Объективы развернуты таким образом, что первый объектив (на объекте A) формирует на фоточувствительной поверхности изображения "c" и "в" источников света объектов C и B, второй объектив (на объекте B) формирует изображения "a" и "c" источников света объектов A и C и третий объектив (на объекте C) формирует изображения "a" и "в" источников света объектов A и B.
Положение изображений источников света на фоточувствительных матрицах с высокой точностью рассчитывается с помощью блоков 4 определения координат и по линиям передачи данных 5 значения их координат передаются в вычислитель 6. Полученных с трех объектов данных о координатах изображений и о фокусных расстояниях объективов достаточно, чтобы по способу дистанционного измерения взаимных перемещений трех объектов в трех угловых координат рассчитать три угловые координаты, например, объекта C в системе координат объекта A или в связанных с ним системах. A введенное в вычислитель значение H расстояния между объективами A и B позволяет рассчитать и три линейные координаты объекта C.
Claims (3)
1. Способ дистанционного измерения взаимных перемещений трех объектов в трех угловых координатах, состоящий в том, что на двух объектах, взаимное перемещение которых хотят определять, устанавливают источники излучения и устройства для измерения координат изображений этих источников, отличающийся тем, что на третьем объекте устанавливают источник излучения, ориентируют источники на трех объектах так, чтобы в процессе перемещения объектов источники не перекрывались друг от друга и определяли бы своими центрами межобъектную плоскость, с этой плоскостью связывают устройства для измерения координат источников излучения, устанавливая каждое из них на объекте так, чтобы центр источника, установленного на том же объекте, совпадал с оптическим центром устройства, а два других источника находились бы в его поле зрения и проецировались бы в свои изображения на фотоприемной измерительной поверхности, фиксируют исходное взаимное угловое положение объектов, при этом считывают на каждом объекте с измерительного устройства значения координат центров двух изображений от источников излучения, находящихся в поле зрения, по значениям координат вычисляют угловое положение объектов относительно межобъектной плоскости в трех угловых координатах, сравнивая угловые положения объектов относительно общей межобъектной плоскости, определяют угловое положение одного объекта относительно любого другого в трех угловых координатах, исходные значения угловых положений переводят в память, далее аналогичным образом определяют текущие значения угловых положений объектов, сравнивают их с исходными значениями и определяют угловые перемещения объектов между собой.
2. Устройство дистанционного измерения взаимных перемещений трех объектов в трех угловых координатах, содержащее устанавливаемые на каждом из двух объектов источник излучения с объективом, где центр источника излучения совпадает с оптическим центром объектива, и два позиционно-чувствительных фотоприемника, располагаемые на соответствующих объектах, два блока определения координат, подключенные к соответствующим фотоприемникам, и вычислитель, два входа которого подключены к двум блокам определения координат, отличающееся тем, что оно снабжено устанавливаемым на третьем объекте третьим источником излучения с объективом, где центр источника излучения совпадает с оптическим центром объектива, третьим позиционно-чувствительным фотоприемником и третьим блоком определения координаты, подключенный к нему вычислитель выполнен трехвходовым и третий его вход подключен к выходу третьего блока определения координат, два источника и фотоприемника установлены так, что определяют линейную базу, источники и фотоприемники ориентированы друг на друга так, что первый объектив формирует на фотоприемной поверхности изображения второго и третьего источников излучения, второй объектив первого и третьего источников, а третий объектив первого и второго источников.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что вычислитель взаимных перемещений снабжен четвертым входом для ввода в него значения расстояния, постоянного или текущего, между двумя любыми источниками света данного устройства, измеренного иными средствами.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5026120 RU2079103C1 (ru) | 1991-12-29 | 1991-12-29 | Способ дистанционного измерения взаимных перемещений трех объектов в трех угловых координатах и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5026120 RU2079103C1 (ru) | 1991-12-29 | 1991-12-29 | Способ дистанционного измерения взаимных перемещений трех объектов в трех угловых координатах и устройство для его осуществления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2079103C1 true RU2079103C1 (ru) | 1997-05-10 |
Family
ID=21596302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5026120 RU2079103C1 (ru) | 1991-12-29 | 1991-12-29 | Способ дистанционного измерения взаимных перемещений трех объектов в трех угловых координатах и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2079103C1 (ru) |
-
1991
- 1991-12-29 RU SU5026120 patent/RU2079103C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1472762, кл. G 01 B 21/22, 1989. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO164946B (no) | Opto-elektronisk system for punktvis oppmaaling av en flates geometri. | |
US6424422B1 (en) | Three-dimensional input device | |
KR100264393B1 (ko) | 프리즘에 의한 스테레오 카메라 시스템 | |
JPH06123610A (ja) | 対物の光学的測定方法及び測定装置 | |
US3619070A (en) | Method and apparatus for measuring thickness | |
RU2079103C1 (ru) | Способ дистанционного измерения взаимных перемещений трех объектов в трех угловых координатах и устройство для его осуществления | |
US4641961A (en) | Apparatus for measuring the optical characteristics of an optical system to be examined | |
CN103528569B (zh) | 标志点正交分光成像位姿测试方法及传感器 | |
Cooper et al. | High precision photogrammetric monitoring of the deformation of a steel bridge | |
CN2532475Y (zh) | 直接投射式光电挠度位移测量装置 | |
CN203519000U (zh) | 标志点正交分光成像位姿传感器 | |
CN113847872A (zh) | 一种基于激光测距的离散单点位移静态监测装置及方法 | |
RU2730370C1 (ru) | Автоматизированный прибор привязки к обратным отвесам | |
CN110108235B (zh) | 多目测量装置和多目测量方法 | |
SU1620821A1 (ru) | Устройство дл определени положени объекта | |
RU2020419C1 (ru) | Датчик горизонта | |
US3804527A (en) | Measurement of radiation configuration factor | |
CN201569415U (zh) | 空间数字化大地测量装置 | |
RU2309379C2 (ru) | Устройство для измерения координат поверхности объекта сложной формы | |
RU2065570C1 (ru) | Электронно-проекционный способ измерения формы и перемещений поверхности объекта | |
JPH01242905A (ja) | 視覚装置における実寸法計測方法 | |
RU2219494C2 (ru) | Устройство для передачи направления с одного горизонта на другой | |
JPH07139909A (ja) | 視点位置計測制御方法 | |
KR100401478B1 (ko) | 비축입사광 영상정보 처리장치 | |
SU1430742A1 (ru) | Оптико-электронное устройство дл измерени угла скручивани объекта |