RU2310160C1 - Device for measuring inclination - Google Patents

Device for measuring inclination Download PDF

Info

Publication number
RU2310160C1
RU2310160C1 RU2006121880/28A RU2006121880A RU2310160C1 RU 2310160 C1 RU2310160 C1 RU 2310160C1 RU 2006121880/28 A RU2006121880/28 A RU 2006121880/28A RU 2006121880 A RU2006121880 A RU 2006121880A RU 2310160 C1 RU2310160 C1 RU 2310160C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
photodetector
matrix
angle
holes
beams
Prior art date
Application number
RU2006121880/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Альберт Раисович Маннапов (RU)
Альберт Раисович Маннапов
Ринат Ми ссарович Салахутдинов (RU)
Ринат Мияссарович Салахутдинов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет
Priority to RU2006121880/28A priority Critical patent/RU2310160C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2310160C1 publication Critical patent/RU2310160C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: measuring technique.
SUBSTANCE: device comprises, connected in series, laser, light-splitting prism that deflects the beam at the right angle, reflecting plate for converting the beam into parallel beams that pass through the light-splitting prism, two-dimensional photodetector mounted perpendicular to the direction of propagation of the parallel beams and provided with two small-diameter openings for passing the light beams, and reflector mounted on the object.
EFFECT: simplified design.
2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угла наклона объекта.The invention relates to measuring equipment and can be used to measure the angle of the object.

Известно устройство для измерения углов электропроводящих деталей, содержащее корпус, измерительный рычаг с двумя электроконтактными наконечниками, установленный с возможностью поворота на оси в корпусе, базовый элемент, выполненный с возможностью поступательного перемещения в сторону рычага, измерительный преобразователь и блок управления [А.с. №1234719 A1, G01В 5/24, публ. 1986].A known device for measuring the angles of electrically conductive parts, comprising a housing, a measuring arm with two electrical contact tips, mounted to rotate on an axis in the housing, a base element made with the possibility of translational movement towards the lever, a measuring transducer and a control unit [A.S. No. 1234719 A1, G01В 5/24, publ. 1986].

Недостатком этого устройства являются необходимость перемещать деталь для осуществления измерения и невозможность измерения угла деталей из неэлектропроводящих материалов, а также малых углов.The disadvantage of this device is the need to move the part for measurement and the inability to measure the angle of parts from non-conductive materials, as well as small angles.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является интерферометр для измерения углов поворота объекта, содержащий последовательно расположенные лазер и светоделитель излучения на два потока с расположенным в каждом из них уголковым отражателем, каждый из которых предназначен для скрепления с объектом, и фоторегистрирующий блок [А.с. №1290061 A1, G01В 9/02, публ. 1987].The closest in technical essence to the invention is an interferometer for measuring the rotation angles of an object, containing a sequentially arranged laser and a beam splitter into two streams with an angular reflector located in each of them, each of which is designed for fastening with the object, and a photo-recording unit [A.s . No. 1290061 A1, G01B 9/02, publ. 1987].

Недостатком описанного устройства является сложность конструкции, необходимость скрепления уголковых отражателей с объектом и их точной выверки.The disadvantage of the described device is the design complexity, the need for fastening the corner reflectors with the object and their accurate alignment.

Задача изобретения - упрощение устройства за счет сокращения числа элементов и их расположения, а также упрощение установки узла конструкции, связанного с объектом.The objective of the invention is to simplify the device by reducing the number of elements and their location, as well as simplifying the installation of the structural unit associated with the object.

Поставленная задача достигается устройством для измерения угла наклона, содержащим последовательно расположенные лазер, светоделитель и фоторегистрирующий блок, в котором в отличие от прототипа на пути пучка, отраженного от преломляющей грани светоделителя, установлена отражающая пластина, изменяющая его направление таким образом, что он становится параллельным неотраженному пучку, а в качестве фоторегистрирующего блока используется неподвижный двухкоординатный фотоприемник с разнесенными на расстояние l отверстиями малого диаметра для прохождения указанных параллельных пучков, на пути которых на объекте установлен отражатель, при этом двугранный угол между плоскостью отражателя на объекте и плоскостью матрицы фотоприемника равенThe task is achieved by a device for measuring the angle of inclination, containing a sequentially arranged laser, a beam splitter and a photo-recording unit, in which, unlike the prototype, a reflecting plate is installed in the path of the beam reflected from the refracting face of the beam splitter so that it becomes parallel to the non-reflected beam, and as a photo-recording unit, a stationary two-coordinate photodetector with holes of a small diameter spaced apart by a distance l is used ra passing said parallel beams, on which path the object is mounted on the reflector, wherein the dihedral angle between the reflector on the object plane and the plane of the photodetector matrix is

Figure 00000002
Figure 00000002

где

Figure 00000003
- модуль разности длин отрезков, соединяющих отверстие в фотоприемнике и след падения отраженного пучка на матрицу фотоприемника от соответствующих пучков,Where
Figure 00000003
- the module of the difference in the lengths of the segments connecting the hole in the photodetector and the trace of incidence of the reflected beam on the photodetector matrix from the corresponding beams,

Figure 00000004
- направляющий косинус угла наклона,
Figure 00000004
- guide cosine of the angle of inclination,

X1, Y1 и Х2, Y2 - координаты активированных ячеек от первого и второго пучка соответственно, размер прямоугольной матрицы фотоприемника 3l×2l, отверстия в фотоприемнике находятся на расстоянии l от трех ближайших сторон, начало координат совмещено с одним из углов матрицы фотоприемника, координатные оси Х и Y лежат в плоскости матрицы фотоприемника и направлены вдоль ее сторон, причем ось Х параллельна прямой, проходящей через центры отверстий в фотоприемнике и направлена от первого отверстия ко второму.X 1 , Y 1 and X 2 , Y 2 are the coordinates of the activated cells from the first and second beams, respectively, the size of the rectangular matrix of the photodetector is 3l × 2l, the holes in the photodetector are located at a distance l from the three nearest sides, the origin is aligned with one of the corners of the matrix photodetector, the X and Y coordinate axes lie in the plane of the photodetector matrix and are directed along its sides, the X axis being parallel to a straight line passing through the centers of the holes in the photodetector and directed from the first hole to the second.

Предложенное расположение элементов конструкции, а также применение двухкоординатного фотоприемника позволяет сократить число элементов.The proposed arrangement of structural elements, as well as the use of a two-coordinate photodetector, reduces the number of elements.

Использование в предлагаемом устройстве двухкоординатного фотоприемника позволяет снимать данные об отклонениях отраженных пучков по двум координатам.The use of the proposed device two-coordinate photodetector allows you to take data on the deviations of the reflected beams in two coordinates.

Применение плоского отражателя, устанавливаемого на поверхность объекта при измерении, позволяет исключить операцию по точной установке и выверке этого элемента.The use of a flat reflector mounted on the surface of the object during measurement, eliminates the operation of the exact installation and alignment of this element.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 представлен общий вид расположения элементов описываемого устройства. На фиг.2 показана матрица фотоприемника с координатной сеткой и следы падения пучков на нее.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 presents a General view of the location of the elements of the described device. Figure 2 shows the matrix of the photodetector with a coordinate grid and traces of the incidence of beams on it.

Устройство для определения угла наклона состоит из последовательно установленных лазера 1 и светоделительной призмы 2, отклоняющей отраженный пучок под прямым углом, на пути которого установлена отражающая пластина 3, изменяющая его направление таким образом, что он становится параллельным неотраженному пучку, прошедшему через светоделительную призму 2, а также двухкоординатного фотоприемника 4 с высоким разрешением, установленного перпендикулярно к направлению распространения указанных параллельных пучков и содержащего два отверстия малого диаметра для прохождения этих пучков, на пути которых расположен отражатель 5, установленный на объекте 6.The device for determining the angle of inclination consists of a sequentially mounted laser 1 and a beam splitter prism 2, deflecting the reflected beam at a right angle, in the path of which a reflecting plate 3 is installed, changing its direction so that it becomes parallel to the non-reflected beam passing through the beam splitter prism 2, as well as a two-coordinate high-resolution photodetector 4, mounted perpendicular to the direction of propagation of these parallel beams and containing two holes I small diameter for the passage of these beams, the path of which is a reflector 5, 6 mounted on the object.

Устройство может быть использовано для измерения малых углов наклона, например для установки детали перпендикулярно оси шпинделя станка.The device can be used to measure small angles of inclination, for example, to install parts perpendicular to the axis of the spindle of the machine.

Устройство работает следующим образом. На измеряемый объект устанавливается отражатель 5, представляющий собой пластину с двумя плоскопараллельными гранями. С помощью лазера 1 создается тонкий пучок излучения, который, проходя через светоделительную призму 2, делится на два. Отраженный пучок попадает на отражающую пластину 3 и изменяет направление таким образом, что он становится параллельным неотраженному пучку, прошедшему через светоделительную призму 2. Параллельные пучки проходят через отверстия в двухкоординатном фотоприемнике 4 и попадают на отражатель 5, установленный на объекте 6. Отражаясь, они попадают на матрицу двухкоординатного фотоприемника 4, который измеряет координаты активированных ячеек: X1, Y1 - от первого пучка и Х2, Y2 - от второго пучка. По этим координатам определяется угол между плоскостью матрицы фотоприемника и плоскостью отражателя 5, установленного на объекте 6, а также направляющий косинус этого угла.The device operates as follows. A reflector 5 is mounted on the measured object, which is a plate with two plane-parallel faces. Using a laser 1, a thin beam of radiation is created, which, passing through a beam-splitting prism 2, is divided into two. The reflected beam hits the reflecting plate 3 and changes direction so that it becomes parallel to the unreflected beam passing through the beam-splitting prism 2. Parallel beams pass through the holes in the two-coordinate photodetector 4 and fall on the reflector 5 mounted on the object 6. Reflecting, they fall on the matrix of the two-coordinate photodetector 4, which measures the coordinates of the activated cells: X 1 , Y 1 from the first beam and X 2 , Y 2 from the second beam. According to these coordinates, the angle between the plane of the photodetector matrix and the plane of the reflector 5 installed on the object 6 is determined, as well as the direction cosine of this angle.

Далее приведены расчетные формулы для предлагаемого устройства со следующими размерными параметрами: расстояние между лазерными пучками l, размер прямоугольной матрицы фотоприемника: 3l×2l, отверстия в фотоприемнике находятся на расстоянии l от ближайших сторон и друг от друга.The following are the calculation formulas for the proposed device with the following dimensional parameters: the distance between the laser beams l, the size of the rectangular matrix of the photodetector: 3l × 2l, the holes in the photodetector are located at a distance l from the nearest sides and from each other.

Начало координат совмещено с одним из углов матрицы фотоприемника, координатные оси Х и Y лежат в плоскости матрицы фотоприемника и направлены вдоль ее сторон, причем ось Х параллельна прямой, проходящей через центры отверстий в фотоприемнике, и направлена от первого отверстия ко второму.The origin is aligned with one of the angles of the photodetector matrix, the X and Y coordinate axes lie in the plane of the photodetector matrix and are directed along its sides, the X axis being parallel to the straight line passing through the centers of the holes in the photodetector and directed from the first hole to the second.

Угол наклона можно найти из следующих соотношений:The angle of inclination can be found from the following relationships:

tg2α=l1/L1; tg2α=l2/L2;

Figure 00000005
.tg2α = l 1 / L 1 ; tg2α = l 2 / L 2 ;
Figure 00000005
.

Таким образом, угол наклона определяется по формуле:Thus, the angle of inclination is determined by the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где

Figure 00000003
- модуль разности длин отрезков, соединяющих отверстие в фотоприемнике и след падения отраженного пучка на матрицу фотоприемника от соответствующих пучков,Where
Figure 00000003
- the module of the difference in the lengths of the segments connecting the hole in the photodetector and the trace of incidence of the reflected beam on the photodetector matrix from the corresponding beams,

Figure 00000004
- направляющий косинус угла наклона.
Figure 00000004
- guide cosine of the angle of inclination.

Claims (1)

Устройство для измерения угла наклона, содержащее последовательно расположенные лазер, светоделитель и фоторегистрирующий блок, отличающееся тем, что на пути пучка, отраженного от преломляющей грани светоделителя, установлена отражающая пластина, изменяющая его направление таким образом, что он становится параллельным неотраженному пучку, а в качестве фоторегистрирующего блока используется неподвижный двухкоординатный фотоприемник с разнесенными на расстояние l отверстиями малого диаметра для прохождения указанных параллельных пучков, на пути которых на объекте установлен отражатель, при этом двугранный угол между плоскостью отражателя на объекте и плоскостью матрицы фотоприемника равенA device for measuring the angle of inclination, containing a sequentially located laser, a beam splitter and a photo-recording unit, characterized in that a reflecting plate is installed in the path of the beam reflected from the refracting face of the beam splitter, changing its direction so that it becomes parallel to the unreflected beam, and as of the photo-recording unit, a stationary two-coordinate photodetector with holes of small diameter spaced apart by a distance l is used to pass the indicated parallel chkov, in the way which is installed on the object reflector, wherein the dihedral angle between the plane of the reflector on the object plane and the photodetector matrix is
Figure 00000006
Figure 00000006
 где
Figure 00000007
- модуль разности длин отрезков, соединяющих отверстие в фотоприемнике и след падения отраженного пучка на матрицу фотоприемника от соответствующих пучков,Where
Figure 00000007
- the module of the difference in the lengths of the segments connecting the hole in the photodetector and the trace of incidence of the reflected beam on the photodetector matrix from the corresponding beams,
Figure 00000008
- направляющий косинус угла наклона;
Figure 00000008
- the directing cosine of the angle of inclination; X1, Y1 и Х2, Y2 - координаты активированных ячеек от первого и второго пучка соответственно, размер прямоугольной матрицы фотоприемника 3l×2l, отверстия в фотоприемнике находятся на расстоянии l от трех ближайших сторон, начало координат совмещено с одним из углов матрицы фотоприемника, координатные оси Х и Y лежат в плоскости матрицы фотоприемника и направлены вдоль ее сторон, причем ось Х параллельна прямой, проходящей через центры отверстий в фотоприемнике и направлена от первого отверстия ко второму.X 1 , Y 1 and X 2 , Y 2 are the coordinates of the activated cells from the first and second beams, respectively, the size of the rectangular matrix of the photodetector is 3l × 2l, the holes in the photodetector are located at a distance l from the three nearest sides, the origin is aligned with one of the corners of the matrix photodetector, the X and Y coordinate axes lie in the plane of the photodetector matrix and are directed along its sides, the X axis being parallel to a straight line passing through the centers of the holes in the photodetector and directed from the first hole to the second.
RU2006121880/28A 2006-06-19 2006-06-19 Device for measuring inclination RU2310160C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006121880/28A RU2310160C1 (en) 2006-06-19 2006-06-19 Device for measuring inclination

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006121880/28A RU2310160C1 (en) 2006-06-19 2006-06-19 Device for measuring inclination

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2310160C1 true RU2310160C1 (en) 2007-11-10

Family

ID=38958344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006121880/28A RU2310160C1 (en) 2006-06-19 2006-06-19 Device for measuring inclination

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2310160C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2496098C2 (en) * 2011-12-26 2013-10-20 Юрий Михайлович Артемов Device to define angular deviation of laser beam axis from nominal position
RU183443U1 (en) * 2017-10-03 2018-09-24 Ростовский вертолётный производственный комплекс, Публичное акционерное общество "Роствертол" имени Б.Н. Слюсаря Device for measuring the angle of inclination of the surface

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2496098C2 (en) * 2011-12-26 2013-10-20 Юрий Михайлович Артемов Device to define angular deviation of laser beam axis from nominal position
RU183443U1 (en) * 2017-10-03 2018-09-24 Ростовский вертолётный производственный комплекс, Публичное акционерное общество "Роствертол" имени Б.Н. Слюсаря Device for measuring the angle of inclination of the surface

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101251484B (en) Miniature fourier transform spectrometer based on modulation
JP6278605B2 (en) Position measuring device and structure provided with such position measuring device
JP2008051602A (en) Measuring device
JP2009509156A (en) System for detecting the motion of an object
CN101545761A (en) Optical measuring system with multiple degrees of freedom
JP2009525883A5 (en)
KR101959341B1 (en) Position-measuring device and system having a plurality of position-measuring devices
CN104142123B (en) It is applied to the Three Degree Of Freedom laser measurement system of plant equipment geometric error measurement
CN200972385Y (en) Interference system of displacement and angle synchronous measuring based on Faraday optical effect
CN114252028B (en) Compact four-facula two-dimensional corner detection device combined with laser triangulation method
US20140368836A1 (en) Positioning device comprising a light beam
RU2310160C1 (en) Device for measuring inclination
US5606409A (en) Laser ranging system calibration device
US9291481B2 (en) Optical position-measuring device
CN1920620A (en) Interference system for simultaneously measuring Faraday effect based displacement and angle
CN106323171A (en) Two-dimensional laser scanning probe
CN104359410A (en) Displacement measurement system capable of measuring by virtue of rotatable grating
CN109974579A (en) The caliberating device of optics paraboloid of revolution standard array center distance
CN113804112A (en) Displacement measurement system and lithographic apparatus
CN106289063A (en) The one-dimensional laser scanning testing head of single light source
JP2005147824A (en) Straightness and flatness measuring apparatus
JPH095059A (en) Flatness measuring device
CN110487155A (en) The acquisition methods of linear array gauge head and contact straight spur gear flank of tooth point cloud
CN105180814B (en) A kind of novel smooth arm amplifying type two-dimensional linear gauge head
CN115218792A (en) Method and device for measuring spindle rotation error based on optical principle

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080620