RU2117246C1

RU2117246C1 - Device checking small angular displacements

Info

Publication number: RU2117246C1
Application number: RU96124432A
Authority: RU
Inventors: А.Г. Костин; В.Н. Куликов
Original assignee: Муниципальное предприятие "Водоканал"
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1996-12-26
Publication date: 1998-08-10

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: proposed device has source of coherent radiation, mechanical converter, optical unit of reflectors and beam splitter and monitor. Mechanical converter is manufactured in the form of friction transmission composed of driving wheel which rotation axis is attached to object and two driven discs which rotation axes are located on straight line parallel to normal to plane of beam splitter. One reflector is put on each driven disc, they are optically coupled to beam splitter mounted on holder. EFFECT: increased authenticity of check thanks to simplified adjustment of elements of optical unit of device. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых смещений объектов различного назначения. The invention relates to measuring technique and can be used to measure the angular displacements of objects for various purposes.

Известно устройство контроля малых угловых смещений, содержащее источник света и последовательно расположенные по ходу пучка лучей светопрозрачный диск, коэффициент прозрачности которого изменяется вдоль одной из осей декартовой системы координат, и два фотоэлектронных преобразователя, включенных в мостовую схему [1]. A known device for controlling small angular displacements, containing a light source and sequentially located along the beam of rays, a translucent disk, the transparency coefficient of which varies along one of the axes of the Cartesian coordinate system, and two photoelectronic converters included in the bridge circuit [1].

Выходной сигнал известного устройства при угловом смещении объекта изменяется по нелинейному закону, что снижает точность контроля. The output signal of the known device when the angular displacement of the object varies according to a nonlinear law, which reduces the accuracy of the control.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство контроля малых угловых смещений, содержащее источник когерентного излучения и последовательно расположенные по ходу пучка лучей механический преобразователь в составе держателя, ось вращения которого предназначена для скрепления с объектом, оптический блок в составе первого отражателя, установленного в держателе механического преобразователя, двух светоделителей, установленных с обеспечением перпендикулярной ориентации биссектрисы угла между ними относительно оптической оси устройства, и второго отражателя, оптически связанного с внешними гранями светоделителей и установленного с обеспечением совмещения его нормали с биссектрисой угла между светоделителями, и регистратор [2]. The closest in technical essence and the achieved effect is a device for controlling small angular displacements, containing a source of coherent radiation and sequentially located along the beam of rays, a mechanical transducer in the holder, the rotation axis of which is designed for fastening with the object, the optical unit as part of the first reflector installed in holder of a mechanical transducer, two beam splitters installed to ensure perpendicular orientation of the bisector of the angle between and the optical axis of the device and a second reflector optically coupled with the external faces of the beam splitters and the set ensuring its normal alignment with the bisector of the angle between the beam splitters and the receptionist [2].

Оптический блок известного устройства предназначен для формирования второго пучка лучей и отклонения его от оптической оси устройства в направлении, противоположном направлению отклонения механическим преобразователем первого пучка. Это позволяет повысить точность контроля, однако наличие оптического блока, не все элементы которого механически связаны с объектом, требует тщательной настройки (юстировки), влияющей на достоверность контроля. The optical unit of the known device is designed to form a second beam of rays and deflect it from the optical axis of the device in the opposite direction to the deflection of the first beam by a mechanical transducer. This allows you to increase the accuracy of control, however, the presence of an optical unit, not all elements of which are mechanically connected with the object, requires careful tuning (adjustment), which affects the reliability of the control.

Задача изобретения - повышение достоверности контроля. The objective of the invention is to increase the reliability of control.

Решение поставленной задачи заключается в том, что в устройстве контроля малых угловых смещений, содержащем источник когерентного излучения и последовательно расположенные по ходу пучка лучей механический преобразователь, оптический блок в составе отражателей и светоделителя, установленного в держателе, и регистратор, механический преобразователь выполнен в виде фрикционной передачи из ведущего колеса, ось вращения которого предназначена для скрепления с объектом, и двух ведомых дисков, оси вращения которых расположены на прямой, параллельной нормали к плоскости светоделителя, а отражатели по одному установлены на ведомых дисках и оптически связаны со светоделителем. The solution to this problem lies in the fact that in the device for controlling small angular displacements, containing a coherent radiation source and sequentially located along the beam of rays, a mechanical converter, an optical unit consisting of reflectors and a beam splitter installed in the holder, and the recorder, mechanical converter is made in the form of a friction transmission from the drive wheel, the axis of rotation of which is intended for fastening with the object, and two driven discs, the axis of rotation of which are located on a straight line, pa parallel to the normal to the plane of the beam splitter, and the reflectors are mounted one at a time on the driven discs and are optically coupled to the beam splitter.

На чертеже представлена функциональная схема устройства. The drawing shows a functional diagram of the device.

Устройство содержит источник 1 когерентного излучения (лазер) и последовательно расположенные по хода пучка лучей механический преобразователь с оптическим блоком 2 и регистратор 3. Механический преобразователь выполнен в виде фрикционной передачи из ведущего колеса 4 и двух ведомых дисков 5 и 6, а в состав оптического блока включены отражатели 7 и 8 и светоделитель 9. The device comprises a coherent radiation source 1 (laser) and a mechanical transducer with an optical unit 2 and a recorder 3. sequentially arranged along the beam of the beam. The mechanical transducer is made in the form of a friction transmission from the drive wheel 4 and two driven disks 5 and 6, and into the optical unit reflectors 7 and 8 and a beam splitter 9 are included.

Ось ведущего колеса 4 предназначена для скрепления с объектом (не показан), а оси ведомых дисков 5-6 расположены на прямой, параллельной нормали к плоскости светоделителя 9. Отражатели 7-8 по одному установлены на дисках 5-6 и оптически связаны со светоделителем 9. The axis of the drive wheel 4 is intended for fastening with an object (not shown), and the axis of the driven discs 5-6 are located on a straight line parallel to the normal to the plane of the beam splitter 9. Reflectors 7-8 are mounted on disks 5-6 one by one and are optically coupled to the beam splitter 9 .

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Световой пучок J₀ лучей лазера 1, попадая на светоделитель 9, делится последним на два пучка J₁ и J₂. Первый из указанных пучков направляется в сторону отражателя 7, второй - отражателя 8. В исходном положении контролируемого объекта (ведущего колеса 4) отражатели 7-8 ориентированы таким образом, что их плоскости образуют между собой прямой двугранный угол, поэтому световые пучки J₁ и J₂ на обратном пути от отражателей 7-8 совмещаются светоделителем 9 и в плоскости регистратора 3 формируют одно световое пятно.The light beam J _{0 of the} beams of laser 1, falling on the beam splitter 9, is divided last into two beams J ₁ and J ₂ . The first of these beams is directed towards the reflector 7, the second is directed to the reflector 8. In the initial position of the controlled object (the driving wheel 4), the reflectors 7-8 are oriented so that their planes form a straight dihedral angle between them, so the light beams J ₁ and J ₂ on the way back from the reflectors 7-8 are combined by a beam splitter 9 and in the plane of the registrar 3 form one light spot.

Угловое смещение объекта (не показан) приводит к повороту ведущего колеса 4 на угол α . При этом ведомые диски 5-6 с установленными на них отражателями 7-8 повернутся на угол β , превышающий угол α на величину, равную отношению диаметров ведущего колеса 4 и ведомых дисков 5-6. В результате симметричные световые пучки

сформируют в плоскости регистратора 3 два световых пучка, линейное расстояние 2lβ между которыми будет пропорционально углу 4β .The angular displacement of the object (not shown) leads to the rotation of the drive wheel 4 by an angle α. In this case, the driven discs 5-6 with the reflectors 7-8 installed on them will rotate by an angle β exceeding the angle α by an amount equal to the ratio of the diameters of the drive wheel 4 and the driven discs 5-6. The result is symmetrical light beams

form two light beams in the plane of the recorder 3, the linear distance 2lβ between which will be proportional to the angle 4β.

Таким образом, как видно из показанной на чертеже функциональной схемы, за счет упрощения юстировки элементов оптического блока устройства (по сравнению с прототипом) повышается достоверность контроля. Thus, as can be seen from the functional diagram shown in the drawing, by simplifying the alignment of the elements of the optical unit of the device (compared with the prototype), the reliability of the control increases.

Источники информации:
1. Патент Японии N 57-5287, кл. G 01 B 11/26.Sources of information:
1. Japan patent N 57-5287, class. G 01 B 11/26.

2. Патент Японии N 57-8403, кл. G 01 B 11/26. 2. Japan Patent N 57-8403, cl. G 01 B 11/26.

Claims

A device for controlling small angular displacements, containing a source of coherent radiation and a mechanical transducer sequentially arranged along the beam of rays, an optical unit composed of reflectors and a beam splitter installed in the holder, and a recorder, characterized in that the mechanical transducer is made in the form of a friction transmission from a drive wheel, the rotation axis of which is intended for fastening to the object, and two driven disks, the rotation axes of which are located on a straight line parallel to the normal to the plane beam splitter, and reflectors are installed one on the driven discs and are optically coupled to the beam splitter.