RU2519512C1 - Device to measure angular and linear coordinates of object - Google Patents

Device to measure angular and linear coordinates of object Download PDF

Info

Publication number
RU2519512C1
RU2519512C1 RU2013101404/28A RU2013101404A RU2519512C1 RU 2519512 C1 RU2519512 C1 RU 2519512C1 RU 2013101404/28 A RU2013101404/28 A RU 2013101404/28A RU 2013101404 A RU2013101404 A RU 2013101404A RU 2519512 C1 RU2519512 C1 RU 2519512C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
coordinates
angular
linear
measuring
Prior art date
Application number
RU2013101404/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Вензель
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (ОАО "НИИ ОЭП")
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 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (ОАО "НИИ ОЭП") filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (ОАО "НИИ ОЭП")
Priority to RU2013101404/28A priority Critical patent/RU2519512C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2519512C1 publication Critical patent/RU2519512C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: instrumentation.
SUBSTANCE: in a device to measure linear and angular coordinates of an object comprising an illuminator, a lens with a photodetector array connected to a data processing unit and set in the plane conjugated with the object, and a leading mark set on the object, the novelty consists in the fact that the leading mark is fitted by an illuminator switching on a light source, a condenser and a diffuser which are installed along the beam path, and two sighting elements forming ring and spot structures and spreaded along the optic axis, an optic path compensator is installed after the second structure along the beam path, the lens is made with variable focal length.
EFFECT: one-channel double-coordinate device to measure linear and angular coordinates of an object works in a wide range of distances with high accuracy and variable measurement range.
5 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники, к измерительным устройствам, характеризующимся дистанционными оптическими средствами измерений, и может быть использовано при решении задач, требующих одновременного определения двух линейных и двух угловых координат объекта при постоянной дистанции до объекта (центровка составных валов, сборка крупногабаритных конструкций, слежение за положением объекта, наведение на объект).The invention relates to the field of measuring equipment, to measuring devices characterized by remote optical measuring instruments, and can be used to solve problems requiring the simultaneous determination of two linear and two angular coordinates of an object at a constant distance from the object (alignment of composite shafts, assembly of large structures, tracking after the position of the object, pointing to the object).

Известны устройства, имеющие два двухкоординатных канала измерения - угловых и линейных координат, использующие один объектив, например, устройство для измерения угловых и линейных координат (Repot LLNL, UCRL-LR-105821-97-3, стр.187, фигура 10), включающее два измерительных канала. Первый канал измерения угловых координат объекта состоит из источника света, светоделителя, объектива, автоколлимационного зеркала с нанесенной на него рассеивающей маркой, и матричного приемника канала измерения угла. Второй канал измерения линейных координат объекта включает второе матричное фотоприемное устройство канала линейных измерений, расположенное в плоскости, сопряженной объективом с маркой.Known devices having two two-coordinate measurement channels - angular and linear coordinates, using one lens, for example, a device for measuring angular and linear coordinates (Repot LLNL, UCRL-LR-105821-97-3, p. 187, figure 10), including two measuring channels. The first channel for measuring the angular coordinates of the object consists of a light source, a beam splitter, a lens, an autocollimation mirror with a scattering mark applied to it, and a matrix receiver of the angle measurement channel. The second channel for measuring the linear coordinates of the object includes a second matrix photodetector of the channel for linear measurements, located in the plane conjugated by the lens with the brand.

Это устройство при достаточно высокой чувствительности, как к угловому, так и к линейному перемещению объекта, имеет ряд существенных недостатков. Это в первую очередь малый диапазон угловых измерений, который связан с диаметром входного зрачка объектива при больших расстояниях до объекта. При больших дистанциях до объекта диаметр входного зрачка объектива определяется уже не необходимым разрешением (определяемым относительным отверстием объектива), а требуемым диапазоном работы канала измерения угла, что при увеличении диапазона измерений приводит к увеличению габаритов высокоточных оптических элементов.This device with a sufficiently high sensitivity, both to angular and linear movement of the object, has a number of significant drawbacks. This is primarily a small range of angular measurements, which is associated with the diameter of the entrance pupil of the lens at large distances to the object. At large distances to the object, the diameter of the entrance pupil of the lens is no longer determined by the necessary resolution (determined by the relative aperture of the lens), but by the required range of operation of the angle measuring channel, which, with an increase in the measurement range, leads to an increase in the dimensions of high-precision optical elements.

Другими недостатками устройства являются значительные габариты и сложность схемы, связанные с наличием двух раздельных каналов угловых и линейных измерений.Other disadvantages of the device are the significant dimensions and complexity of the circuit associated with the presence of two separate channels of angular and linear measurements.

Известно устройство измерения угловых и линейных координат, выбранное нами в качестве прототипа (пат. RU №2366893, МПК G01B 11/26, приоритет 19.02.2008).A known device for measuring angular and linear coordinates, selected by us as a prototype (US Pat. RU No. 2366893, IPC G01B 11/26, priority 02/19/2008).

Устройство включает осветитель, расположенные по ходу луча светоделитель, объектив, размещенную на объекте марку и установленный в сопряженной с объектом плоскости матричный фотоприемник с блоком обработки информации, причем осветитель установлен в фокальной плоскости объектива, а марка выполнена в виде сегмента фокусирующего зеркала, расположенного на рефлексной поверхности, прифокусное расстояние сегмента фокусирующего зеркала не превышает глубины изображаемого пространства объектива.The device includes a illuminator, a beam splitter located along the beam, a lens placed on the object’s mark and a matrix photodetector installed in the plane associated with the object with an information processing unit, the illuminator installed in the focal plane of the lens, and the mark made in the form of a segment of a focusing mirror located on a reflex surface, the focal length of the focusing mirror segment does not exceed the depth of the image space of the lens.

Благодаря тому, что рефлексная поверхность марки возвращает значительную часть света по направлению осветителя, а фокусирующее зеркало большую часть лучей отражает так, что они не попадают в апертуру объектива, в изображении на матричном фотоприемнике образуется контур сегмента фокусирующего зеркала, положение которого относительно координат матрицы фотоприемника используется для расчета линейных координат объекта. Отраженный от поверхности сегмента фокусирующего зеркала свет, попадающий в апертуру объектива, дает изображение автоколлимационной точки.Due to the fact that the reflex surface of the brand returns a significant part of the light in the direction of the illuminator, and the focusing mirror reflects most of the rays so that they do not fall into the lens aperture, an image of the focusing mirror segment is formed in the image on the photodetector, the position of which relative to the coordinates of the photodetector matrix is used to calculate the linear coordinates of the object. The light reflected from the surface of the focusing mirror segment entering the aperture of the lens gives an image of an autocollimation point.

Изображения контура зеркального сегмента и автоколлимационной точки зеркала, разнесенные по глубине, проецируются объективом в плоскость фотоприемника. Положение изображения автоколлимационной точки зеркала относительно контура фокусирующего зеркала используется для расчета угловых координат объекта. Условием малой погрешности измерения угла является соответствие фокусного расстояния зеркального сегмента глубине резко изображаемого пространства объектива.The images of the contour of the mirror segment and the autocollimation point of the mirror, spaced in depth, are projected by the lens into the plane of the photodetector. The position of the image of the autocollimation point of the mirror relative to the contour of the focusing mirror is used to calculate the angular coordinates of the object. The condition for a small error in measuring the angle is the correspondence of the focal length of the mirror segment to the depth of the sharply imaged lens space.

Устройство имеет широкий диапазон измерения угловых координат, простую в изготовлении конструкцию и небольшие габариты пассивной марки, что позволяет размещать ее на малых объектах. Однако оно предназначено для работы с высокой точностью только на одной фиксированной дистанции, поскольку погрешность зависит от масштаба изображения марки (обратно пропорциональна размеру изображения) и глубины резко изображаемого пространства объектива.The device has a wide range of measurement of angular coordinates, an easy-to-manufacture design and small dimensions of a passive mark, which allows it to be placed on small objects. However, it is designed to operate with high accuracy at only one fixed distance, since the error depends on the scale of the image of the brand (inversely proportional to the size of the image) and the depth of the sharply imaged lens space.

Нами предложено одноканальное двухкоординатное устройство измерения угловых и линейных координат объекта, работающее в большом диапазоне дистанций с высокой точностью и изменяемым диапазоном измерений.We have proposed a single-channel two-coordinate device for measuring the angular and linear coordinates of an object, operating in a large range of distances with high accuracy and a variable measurement range.

Такой технический результат достигнут нами, когда в устройстве измерения линейных и угловых координат объекта, содержащем осветитель, объектив с матричным фотоприемником, связанным с устройством обработки информации и установленным в плоскости, сопряженной с объектом, и измерительную марку, установленную на объекте, новым является то, что измерительная марка снабжена осветителем, включающим расположенные по ходу луча источник света, конденсор и рассеиватель, и двумя визирными элементами, образующими кольцевую и точечную структуры и разнесенными по оптической оси, за второй структурой по ходу луча установлен компенсатор оптического хода, при этом объектив выполнен с переменным фокусным расстоянием.We achieved such a technical result when, in a device for measuring the linear and angular coordinates of an object containing a illuminator, a lens with a photodetector array connected to an information processing device and installed in a plane that is paired with the object, and the measuring mark installed on the object is new, that the measuring mark is equipped with a illuminator, including a light source located along the beam, a condenser and a diffuser, and two sighting elements forming an annular and point structure and p znesennymi along the optical axis of the second beam structure along the optical motion compensator is installed, wherein the lens is formed with a variable focal length.

Подходы к конструированию визирных элементов кольцевой и точечной структуры и компенсаторов оптического хода известны.Approaches to the design of the sighting elements of the annular and point structure and the compensators of the optical stroke are known.

На фигуре 1 изображена функциональная схема устройства, где осветитель марки с источником 1 света, конденсором 2, рассеивателем 3, кольцевая структура 4 марки, точечная структура 5 марки, компенсатор 6 оптического хода, объектив 7 с переменным фокусным расстоянием, матричное фотоприемное устройство 8, блок 9 обработки информации.The figure 1 shows a functional diagram of the device, where the brand illuminator with a light source 1, a condenser 2, a diffuser 3, a ring structure 4 brands, a dot structure 5 brands, a compensator 6 optical travel lens 7 with a variable focal length, a matrix photodetector 8, block 9 information processing.

На фигуре 2 приведены изображения марки при определении линейных и угловых координат с малым увеличением «грубо» (а) и большим увеличением «точно» (б).The figure 2 shows the image of the brand in the determination of linear and angular coordinates with a small increase in "roughly" (a) and a large increase in "exactly" (b).

На фигуре 3 приведен пример конкретного исполнения, где осветитель марки с источником 1 света, конденсором 2, рассеивателем 3, кольцевая структура 4 марки, точечная структура 5 марки, компенсатор 6 оптического хода, объектив 7 с переменным фокусным расстоянием, матричное фотоприемное устройство 8, блок 9 обработки информации, призмы 10, 12, валы 11, 13. Устройства крепления призм и юстировки марки и приемной части не показаны.The figure 3 shows an example of a specific implementation, where the brand illuminator with a light source 1, a condenser 2, a diffuser 3, a ring structure 4 brands, a dot structure 5 brands, a compensator 6 optical path, a lens 7 with variable focal length, a matrix photodetector 8, block 9 information processing, prisms 10, 12, shafts 11, 13. Devices for mounting prisms and alignment of the brand and the receiving part are not shown.

На фигуре 4 приведены результаты измерения угловых перемещений объекта. На графике приведена зависимость измеренного угла в угл. мин. (по оси ординат) от заданного угла в угл. мин (по оси абсцисс).The figure 4 shows the results of measuring the angular displacements of the object. The graph shows the dependence of the measured angle in the angle. min (along the ordinate axis) from a given angle in the angle. min (abscissa).

На фигуре 5 приведены результаты измерения линейных перемещений объекта. На графике приведена зависимость измеренного поперечного перемещения в мкм (по оси ординат) от заданного перемещения в мкм (по оси абсцисс).The figure 5 shows the results of measuring the linear displacements of the object. The graph shows the dependence of the measured transverse displacement in microns (along the ordinate axis) on a given displacement in microns (along the abscissa axis).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Марку устанавливают на объекте, объектив 7 с матричным фотоприемником 8 устанавливают соосно с маркой (объект и юстировочные приспособления не показаны) и фокусируют на визирные структуры марки. Источник света 1 через конденсор 2 и рассеиватель 3 подсвечивает кольцевую структуру 4 и точечную структуру 5, расположенный за точечной структурой 5 компенсатор 6 оптического хода между разнесенными по оси визирными структурами марки, приводит изображения структур марки 4 и 5 в единую плоскость изображения на фотоприемнике 8.The mark is mounted on the object, the lens 7 with the matrix photodetector 8 is mounted coaxially with the mark (the object and alignment devices are not shown) and focused on the sighting structures of the mark. The light source 1 through the condenser 2 and the diffuser 3 illuminates the annular structure 4 and the point structure 5, the optical path compensator 6 located between the point-oriented sight structures of the brand located behind the point structure 5, brings the images of the structures of brands 4 and 5 into a single image plane on the photodetector 8.

При измерении угла компенсатор 6 оптического хода кроме приведения изображения визирных структур в единую плоскость в данной конструкции с разнесенными по оси марками стал выполнять дополнительную функцию - повышения точности измерения угловой координаты за счет увеличения смещения изображения точечной структуры 5 относительно кольцевой структуры 4 при наклоне марки. Дополнительное смещение пропорционально углу и длине компенсатора.When measuring the angle, the compensator 6 of the optical path, in addition to bringing the image of the target structures into a single plane in this design with marks spaced along the axis, began to perform an additional function - increasing the accuracy of measuring the angular coordinate by increasing the image offset of the point structure 5 relative to the ring structure 4 when the mark is tilted. The additional offset is proportional to the angle and length of the compensator.

При помощи объектива с переменным фокусным расстоянием 7 устанавливается максимально возможное увеличение изображения марки.Using a lens with a variable focal length 7 sets the maximum possible increase in the image of the brand.

Толщина стекла (прозрачного материала) компенсатора 6 определяется по известной формуле какThe thickness of the glass (transparent material) of the compensator 6 is determined by the well-known formula as

h = L/n-1 (1)

Figure 00000001
h = L / n-1 , (one)
Figure 00000001

где h - толщина компенсатора, мм;where h is the thickness of the compensator, mm;

L - расстояние по оси между визирными структурами, мм;L is the distance along the axis between the target structures, mm;

n - показатель преломления стекла на рабочей длине волны.n is the refractive index of the glass at the working wavelength.

Благодаря тому, что структуры марки разнесены по оси, появляется возможность измерения относительных угловых координат марки, для чего используется определение положения центра изображения точечной структуры марки 5 относительно центра кольцевой структуры марки 4, изображенного на том же матричном фотоприемнике 8.Due to the fact that the mark structures are spaced along the axis, it becomes possible to measure the relative angular coordinates of the mark, for which purpose the position of the center of the image of the point structure of the mark 5 relative to the center of the ring structure of the mark 4 shown on the same photodetector 8 is used.

Изображение, полученное с фотоприемника 8 при разном увеличении объектива 7, приведено на фигуре 2.The image obtained from the photodetector 8 at different magnification of the lens 7 is shown in figure 2.

Данные с фотоприемника 8 передаются в блок 9 обработки информации (ЭВМ).Data from the photodetector 8 is transmitted to the information processing unit 9 (computer).

Для измерения двух относительных линейных координат марки используется определение положения центра изображения кольцевой структуры марки 4 относительно координат матричного фотоприемника 8.To measure the two relative linear coordinates of the brand, the position of the center of the image of the ring structure of the brand 4 relative to the coordinates of the matrix photodetector 8 is used.

Поперечное смещение марки относительно координат матричного приемника определяется какThe transverse shift of the mark relative to the coordinates of the matrix receiver is defined as

Δ м = Δ и * D / D и , ( 2 )

Figure 00000002
Δ m = Δ and * D / D and , ( 2 )
Figure 00000002

где Δм - смещение марки, мм;where Δ m is the shift of the mark, mm;

Δи - смещение изображения кольцевой структуры 4 марки, мм;Δ and - image offset ring structure 4 brands, mm;

D - диаметр кольцевой структуры 4 марки, мм;D is the diameter of the ring structure 4 brands, mm;

Dи - диаметр изображении кольцевой структуры 4 марки, мм;D and - the diameter of the image of the ring structure 4 brands, mm;

D/Dи - увеличение оптической системы.D / D and - increase in the optical system.

Диаметр изображения кольцевой структуры 4 марки и положение ее центра относительно координат матрицы определяются по известным алгоритмам.The diameter of the image of the ring structure 4 of the brand and the position of its center relative to the coordinates of the matrix are determined by known algorithms.

Относительные угловые координаты марки при малых углах определяются как ϕ = σ *D и /D*(L + h/n)  (3)

Figure 00000003
The relative angular coordinates of the brand at small angles are defined as ϕ = σ * D and / D * (L + h / n) (3)
Figure 00000003

гдеWhere

φ - угловая координата, рад,φ is the angular coordinate, rad

σ - смещение центра изображения точечной структуры 5 марки относительно центра кольцевой структуры 4 марки, мм,σ is the displacement of the center of the image of the point structure of the 5th mark relative to the center of the ring structure of the 4th mark, mm,

D - диаметр кольцевой структуры 4 марки, мм,D is the diameter of the ring structure 4 brands, mm,

Dи - диаметр изображений кольцевой структуры 4 марки, мм,D and - the diameter of the images of the ring structure 4 brands, mm,

L - расстояние между визирными структурами марки, мм,L is the distance between the sighting structures of the brand, mm,

h - длина компенсатора, мм,h is the length of the compensator, mm

n - показатель преломления материала компенсатора.n is the refractive index of the compensator material.

Диаметр изображения кольцевой структуры 4 марки и положение ее центра, положение центра точечной структуры 5 марки определяются по известным алгоритмам.The diameter of the image of the annular structure 4 of the brand and the position of its center, the position of the center of the point structure 5 of the brand are determined by known algorithms.

Данные с фотоприемника 8 передаются в ЭМВ 9, где по формулам 2 и 3 определяются линейные и угловые относительные координаты марки.Data from the photodetector 8 is transmitted to EMV 9, where the linear and angular relative coordinates of the brand are determined by formulas 2 and 3.

Пример конкретного исполнения.An example of a specific implementation.

В качестве примера конкретного исполнения устройства приведено его использование в системе для измерения децентровки валов (см. фиг.3). Для измерения децентровки (несоосности) валов необходимо определить взаимный наклон и взаимное смещение осей валов по двум координатам. Методика измерения децентровки известна и включает установку на валы в районе соединительной муфты базирующих призм (призма, у которой ребро двухгранного угла параллельно оси цилиндрической образующей вала), на которые устанавливаются измерительные устройства. Методика включает синхронный поворот валов на четыре угла - 0, 90, 180, 270 угл. град, и измерение линейных и угловых смещений осей валов в этих положениях. Известны методы с синхронным поворотом валов на другие углы (минимум три), отличающиеся более сложными формулами расчета децентровки и меньшей точностью. Они применяются, когда невозможен поворот на 270 угл. град.As an example of a specific embodiment of the device, its use in a system for measuring shaft decentration is shown (see FIG. 3). To measure the decentration (misalignment) of the shafts, it is necessary to determine the mutual slope and mutual displacement of the shaft axes in two coordinates. The method of measuring decentration is known and includes installing on the shafts in the region of the coupling of the base prisms (a prism whose edge is a dihedral angle parallel to the axis of the cylindrical generatrix of the shaft) on which the measuring devices are mounted. The technique includes synchronous rotation of the shafts by four angles - 0, 90, 180, 270 angles. hail, and measuring the linear and angular displacements of the shaft axes in these positions. Known methods with synchronous rotation of the shafts to other angles (at least three), characterized by more complex formulas for calculating decentration and less accuracy. They are used when it is impossible to rotate 270 angles. hail.

Марка с источником 1, конденсором 2, рассеивателем 3, кольцевой и точечной структурами 4, 5, прозрачным стержнем 6 установлена на одном валу 11 при помощи призмы 10. На другом валу 13 при помощи призмы 12 установлены объектив с переменным фокусным расстоянием 8 и матричный фотоприемник 9.A brand with a source 1, a condenser 2, a diffuser 3, an annular and dotted structure 4, 5, a transparent rod 6 is mounted on one shaft 11 using a prism 10. A lens with a variable focal length 8 and an array photodetector are installed on the other shaft 13 using a prism 12 9.

Диапазон измерения линейных смещений зависит от масштаба изображения кольцевой структуры 4 марки. Поэтому на первом этапе при больших начальных ошибках центровки валов выбирают такое увеличение объектива 7 с переменным фокусным расстоянием, чтобы при синхронном повороте валов на 360 угл. град, изображения структур марки оставались в поле зрения матричного фотоприемника 8. По координатам изображений кольцевой 4 и точечной структур 5 марки рассчитывают грубо относительные линейные и угловые смещения осей валов.The range of measurement of linear displacements depends on the image scale of the annular structure of 4 marks. Therefore, at the first stage, with large initial errors in the alignment of the shafts, such an increase in the lens 7 with a variable focal length is chosen so that with a simultaneous rotation of the shafts by 360 angles. hail, images of the brand structures remained in the field of view of the photodetector 8. The rough relative linear and angular displacements of the shaft axes are calculated from the coordinates of the images of the ring 4 and point structures 5 of the brand.

Затем грубые линейные и угловые смещения валов устраняют смещением подшипниковых узлов валов по известной методике.Then, coarse linear and angular displacements of the shafts are eliminated by displacement of the bearing assemblies of the shafts by a known method.

После отработки грубого линейного и углового смещений, увеличение объектива 7 с переменным фокусным расстоянием изменяют до максимального возможного (так, чтобы изображение кольцевой структуры 4 марки занимало максимально возможную площадь фотоприемника 8), и с высокой точностью по той же методике определяют относительное линейное и угловое смещение фланцев валов.After practicing coarse linear and angular displacements, the magnification of the lens 7 with a variable focal length is changed to the maximum possible (so that the image of the ring structure of the 4 brand occupies the maximum possible area of the photodetector 8), and the relative linear and angular displacement is determined using the same method with high precision flanges of shafts.

После этого производят окончательную точную установку подшипниковых узлов валов по известной методике.After that, the final precision installation of the bearing units of the shafts is carried out according to a known method.

Таким образом, при помощи одного одноканального двухкоординатного устройства измерения угловых и линейных координат определяют параметры децентровки валов в большом диапазоне и в ограниченном диапазоне с высокой точностью. Устройство работает в большом диапазоне расстояний между центрируемыми валами.Thus, using a single single-channel two-coordinate device for measuring angular and linear coordinates, the shaft decentration parameters are determined in a large range and in a limited range with high accuracy. The device operates in a wide range of distances between the centered shafts.

В макете устройства в качестве осветителя 1 используется светодиод видимого диапазона спектра (длина волны 635 нм), телевизионный объектив V27Z9535M фирмы Computer, Япония, с переменным фокусным расстоянием 9,5-256 мм и световым диаметром 80 мм. Расстояние от объектива до марки составляет 400-5000 мм, диаметр кольцевой структуры 4 марки - 80 мм, расстояние между структурами марки - 50 мм.In the device mockup, a visible-spectrum LED (wavelength 635 nm), a television lens V27Z9535M from Computer, Japan, with a variable focal length of 9.5-256 mm and a light diameter of 80 mm, are used as illuminator 1. The distance from the lens to the brand is 400-5000 mm, the diameter of the ring structure of the 4 brands is 80 mm, the distance between the structures of the brand is 50 mm.

В качестве фотоприемника использована цифровая камера с матрицей формата 6,4×5.2 мм типа VAC-135 производства фирмы ЭВС, Санкт-Петербург. Данные с матричного фотоприемника передают в ЭВМ типа Pentium-4 и обрабатывают при помощи известных корреляционных алгоритмов поиска диаметра и центра координат изображения кольцевой структуры 4 и центра координат изображения точечной структуры 5 относительно координат матричного фотоприемника 8. Затем полученные координаты изображения пересчитывают на относительные линейные и угловые координаты марки с использованием приведенных выше зависимостей 2 и 3.As a photodetector, a digital camera with a 6.4 × 5.2 mm format matrix of the VAC-135 type manufactured by EMU, St. Petersburg was used. Data from the matrix photodetector is transmitted to a Pentium-4 type computer and processed using known correlation algorithms for searching the diameter and center of the image coordinates of the ring structure 4 and the image coordinate center of the point structure 5 relative to the coordinates of the matrix photodetector 8. Then, the obtained image coordinates are converted to relative linear and angular brand coordinates using the above dependencies 2 and 3.

На созданном макете были определены основные параметры устройства (диапазон работы, чувствительность к угловым и линейным перемещениям объекта). Для измерений использовался стенд, позволяющий с высокой точностью задавать линейные (1 мкм) и угловые (5 угл. сек) перемещения марки.On the created layout, the basic parameters of the device were determined (operating range, sensitivity to angular and linear movements of the object). For measurements, a stand was used, which allows one to set linear (1 μm) and angular (5 arcsec) mark movements with high accuracy.

При точных измерениях (максимальном увеличении) погрешность в канале измерения угловых координат составляет не более 0,5 угл. мин, в канале измерения линейных координат - не более 15 мкм.With accurate measurements (maximum magnification), the error in the channel for measuring angular coordinates is not more than 0.5 angles. min, in the channel for measuring linear coordinates - not more than 15 microns.

Таким образом, предложено дистанционное одноканальное двухкоординатное устройство измерения угловых и линейных координат при помощи марки с разнесенными по оси визирными структурами с компенсацией оптического хода между ними, обладающее большим диапазоном рабочих дистанций, высокой точностью и большим диапазоном измерения относительных линейных и угловых координат.Thus, a remote single-channel two-coordinate device for measuring angular and linear coordinates using a mark with spaced apart sighting structures with compensation of the optical path between them is proposed, which has a large range of working distances, high accuracy and a large measuring range of relative linear and angular coordinates.

Claims (1)

Устройство измерения линейных и угловых координат объекта, содержащее осветитель, объектив с матричным фотоприемником, связанным с устройством обработки информации и установленным в плоскости, сопряженной с объектом, и измерительную марку, установленную на объекте, отличающееся тем, что измерительная марка снабжена осветителем, включающим расположенные по ходу луча источник света, конденсор и рассеиватель, и двумя визирными элементами, образующими кольцевую и точечную структуры и разнесенными по оптической оси, за второй структурой по ходу луча установлен компенсатор оптического хода, при этом объектив выполнен с переменным фокусным расстоянием. A device for measuring linear and angular coordinates of an object, comprising a illuminator, a lens with an array photodetector connected to an information processing device and mounted in a plane that is paired with the object, and a measuring mark mounted on the object, characterized in that the measuring mark is equipped with a illuminator including a light source, a condenser and a diffuser, and two sighting elements forming an annular and point structure and spaced along the optical axis, behind the second structure an optical path compensator is installed about the beam path, while the lens is made with a variable focal length.
RU2013101404/28A 2013-01-10 2013-01-10 Device to measure angular and linear coordinates of object RU2519512C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013101404/28A RU2519512C1 (en) 2013-01-10 2013-01-10 Device to measure angular and linear coordinates of object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013101404/28A RU2519512C1 (en) 2013-01-10 2013-01-10 Device to measure angular and linear coordinates of object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2519512C1 true RU2519512C1 (en) 2014-06-10

Family

ID=51216746

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013101404/28A RU2519512C1 (en) 2013-01-10 2013-01-10 Device to measure angular and linear coordinates of object

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2519512C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2596607C1 (en) * 2015-09-30 2016-09-10 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" Method for measuring distance between objects
RU2649899C1 (en) * 2016-11-16 2018-04-05 Акционерное общество "Конструкторское бюро "Аметист" Method of measuring angular coordinates of group low-level targets
RU2662256C1 (en) * 2017-09-19 2018-07-25 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) Device for control of movement of objects regarding each other

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2240505C2 (en) * 2002-07-12 2004-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт автоматизированных средств производства и контроля" Targeting mark
RU2245516C2 (en) * 2003-04-15 2005-01-27 Конструкторско-технологический институт научного приборостроения (статус государственного учреждения) Device for controlling parts apertures
RU2352901C2 (en) * 2006-06-15 2009-04-20 Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" Method for alignment of rotary mating shafts axes that make composite shafting, relative to axis of drive shaft of braking machine of motor bench and axis of crankshaft of test subject - internal combustion engine (versions)

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2240505C2 (en) * 2002-07-12 2004-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт автоматизированных средств производства и контроля" Targeting mark
RU2245516C2 (en) * 2003-04-15 2005-01-27 Конструкторско-технологический институт научного приборостроения (статус государственного учреждения) Device for controlling parts apertures
RU2352901C2 (en) * 2006-06-15 2009-04-20 Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" Method for alignment of rotary mating shafts axes that make composite shafting, relative to axis of drive shaft of braking machine of motor bench and axis of crankshaft of test subject - internal combustion engine (versions)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2596607C1 (en) * 2015-09-30 2016-09-10 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" Method for measuring distance between objects
RU2649899C1 (en) * 2016-11-16 2018-04-05 Акционерное общество "Конструкторское бюро "Аметист" Method of measuring angular coordinates of group low-level targets
RU2662256C1 (en) * 2017-09-19 2018-07-25 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) Device for control of movement of objects regarding each other

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10054439B2 (en) Reflector arrangement with retroreflector and with a sensor arrangement for inclination determination and calibration
Bürki et al. DAEDALUS: A versatile usable digital clip-on measuring system for total stations
CN111458108B (en) Transmitting-receiving optical axis parallelism measuring device and measuring method
CN103983214B (en) A kind of device utilizing diffraction light-free to measure guide rail four-degree-of-freedom kinematic error
WO1986007444A1 (en) An instrument for measuring the topography of a surface
CN103703363A (en) Six degree-of-freedom laser tracker that cooperates with a remote sensor
CN104007560A (en) Auxiliary adjustment device for optical lenses
KR20050052385A (en) Eccentricity measuring method and eccentricity measuring apparatus
CN101915658B (en) Laser designator multiple-parameter detector
US3359849A (en) Optical micrometer
CN109520446A (en) A kind of measurement method of revolution at a high speed shafting dynamic inclination error
RU2519512C1 (en) Device to measure angular and linear coordinates of object
CN109579782B (en) High-precision large-working-distance auto-collimation three-dimensional angle measuring device and method
CN105674934B (en) A kind of assay method for being used for the catadioptric system optical interval containing hollow primary mirror
CN103134443B (en) Large-caliber large-diameter-thickness ratio reflector surface shape auto-collimation detection device and method
US9297656B2 (en) Sensor arrangement having code element
RU2612918C1 (en) Device for determining positions of defects on aspherical surface of optical part (versions)
CN116026258A (en) Photoelectric encoder with ball lens
RU2384812C1 (en) Autocollimator for measuring angle of torque
RU98596U1 (en) TWO CHANNEL DIGITAL AUTOCollimator
CN104515671B (en) Method for precisely measuring focal distance of superlong-focal-distance space camera
RU2478185C1 (en) Apparatus for determining spatial orientation of objects
RU2366893C1 (en) Device for measurement of angular and linear coordinates of object
RU2769305C1 (en) Autocollimator
RU2705177C1 (en) Autocollimation device for centering optical elements