RU2663297C1 - Система измерения угла скручивания - Google Patents
Система измерения угла скручивания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2663297C1 RU2663297C1 RU2017127937A RU2017127937A RU2663297C1 RU 2663297 C1 RU2663297 C1 RU 2663297C1 RU 2017127937 A RU2017127937 A RU 2017127937A RU 2017127937 A RU2017127937 A RU 2017127937A RU 2663297 C1 RU2663297 C1 RU 2663297C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- triple
- diaphragms
- vertices
- prisms
- twist angle
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение предназначено для определения угла скручивания контролируемого объекта относительно некоторой базы в различных отраслях промышленности, в частности в телескопо- и ракетостроении. Система измерения угла скручивания содержит установленные на блоке контроля контрольный элемент и триппель-призму, объектив, диафрагму, подсвеченную через конденсор источником излучения, приемник излучения, выполненный в виде ПЗС-матрицы, и блок обработки информации. При этом система снабжена дополнительной триппель-призмой, установленной на блоке контроля, при этом вершины триппель-призм расположены симметрично относительно оптической оси системы, и дополнительной диафрагмой, установленной на базе, причем диафрагмы расположены симметрично относительно оптической оси системы, а расстояния между вершинами триппель-призм и центрами диафрагм равны друг другу, кроме того, объектив проецирует центры диафрагм в вершины триппель-призм с увеличением, равным единице. Технический результат - повышение коэффициента передачи по углу скручивания и увеличение точности работы всей системы. 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к оптическому и оптико-электронному приборостроению и может быть использовано для определения угла скручивания контролируемого объекта относительно некоторой базы в различных отраслях промышленности, в частности, в телескопо- и ракетостроении.
Системы углового контроля, как правило, строятся с использованием фотоэлектрических автоколлиматоров и отражающих элементов, устанавливаемых жестко на объектах контроля.
Известны также автоколлимационная система контроля [1], где в качестве отражателя также использован тетраэдр, и трехосная система углового контроля [2], где качестве отражающего элемента используются зеркала.
Эти системы могут обеспечить довольно высокий коэффициент передачи по углу скручивания, но при больших расстояниях между контролируемым объектом и базой расстояние между автоколлиматорами, установленными на базе, становится чрезвычайно большим, что, как правило, очень трудно реализовать в условиях узкой трассы, внутри которой должна быть реализована измерительная система.
Известны устройства пространственной ориентации объектов [3, 4], в которых в качестве отражающего элемента используются блоки прямоугольных призм. Они обеспечивают высокую точность измерения угла скручивания, но их оптические схемы сложны и трудоемки.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является оптико-электронная система измерения угла скручивания на основе анаморфирования [5].
Эта система имеет в своем составе устанавливаемый на базе автоколлиматор, содержащий марку (диафрагму), расположенную в фокальной плоскости объектива и подсвечиваемую через конденсор источником излучения, светоделительный кубик, приемник излучения, выполненный в виде ПЗС-матрицы, информация с которой обрабатывается компьютером. На контролируемом объекте располагается контрольный элемент, состоящий из анаморфотной системы и триппель-призмы.
К недостаткам известной системы следует отнести:
- низкий коэффициент передачи по углу скручивания;
- существенное влияние поворота вокруг оси У контрольного блока, приводящего к увеличению погрешности измерения угла скручивания.
Основной задачей, на решение которой направлено предполагаемое изобретение, является повышение коэффициента передачи по углу скручивания и увеличение точности работы всей системы.
Для решения поставленной задачи предлагается система измерения угла скручивания, которая, как и прототип, содержит установленные на блоке контроля контрольный элемент и триппель-призму, объектив, диафрагму, подсвеченную через конденсор источником излучения, приемник излучения, выполненный в виде ПЗС-матрицы, и блок обработки информации.
В отличие от прототипа система снабжена дополнительной триппель-призмой, установленной на блоке контроля, при этом вершины триппель-призм расположены симметрично относительно оптической оси системы, и дополнительной диафрагмой, установленной на базе, причем диафрагмы расположены симметрично относительно оптической оси системы, а расстояния между вершинами триппель-призм и центрами диафрагм равны друг другу, кроме того, объектив проецирует центры диафрагм в вершины триппель-призм с увеличением, равным единице.
Сущность предполагаемого изобретения заключается в наличии в данной системе двух триппель-призм, установленных на контрольном элементе, и двух диафрагм, установленных на базе и проектируемых в вершины триппель-призм с помощью объектива, имеющего увеличение, равное единице, что позволяет получить коэффициент передачи по углу скручивания, равный двум.
Таким образом, совокупность указанных выше признаков предлагаемой системы измерения угла скручивания позволяет решить поставленную задачу.
Предполагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 - представлена общая оптическая схема системы измерения угла скручивания.
Система измерения угла скручивания состоит из закрепляемого на базе кронштейна 1, на котором установлены два источника излучения 2 и 2', два конденсор 3 и 3', две диафрагмы 4 и 4', две светоделительные пластины 5 и 5', зеркальная призма 6, приемник излучения, выполненный в виде ПЗС-матрицы 7 и блок обработки информации 8, закрепляемого на контролируемом объекте кронштейна 9 с установленными на нем двумя триппель-призмами 10 и 10' и закрепленного на изделии 11 кронштейна 12 с установленным на нем объективом 13. При этом расстояние между вершинами триппель-призм 10 и 10' и диафрагм 4 и 4' вдоль оптической оси системы (Z) равно четырем фокусным расстояниям объектива 13 (L=4fоб), а сам объектив 13 находится между ними (L1=2fоб).
Вершины триппель-призм 10 и 10' расположены симметрично относительно оптической оси (Z) системы измерения угла скручивания. Аналогично расположены центры диафрагм 4 и 4'.
Так, например, если L=10 м, то fоб.=2,5 м и L1=5 м. Расстояния вдоль оси У L2 и L3 между вершинами триппель-призмам 10 и 10' и центрами диафрагм 4 и 4' соответственно друг другу и выбираются из необходимости обеспечить требуемую точность работы системы измерения угла скручивания.
Работа системы измерения угла скручивания осуществляется следующим образом.
Источники излучения 2 и 2' с помощью конденсоров 3 и 3' проектируются в плоскость диафрагм 4 и 4' соответственно. Диафрагм 4 и 4' представляют собой круглые отверстия диаметром 0,2-0,5 мм и находятся на двойном фокусном расстоянии от объектива 13. Излучение от диафрагм 4 и 4' проходит через светоделительные пластины 5 и 5' соответственно и попадает на объектив 13, который с увеличением, равным единице, проецирует их в вершины триппель-призм 10 и 10' соответственно. Отраженное от триппель-призм 10 и 10' излучение снова попадает на объектив 13, который с помощью полупрозрачных светоделительных пластин 5 и 5' и зеркальной призмы 6 строит два изображения диафрагм 4 и 4' в плоскости ПЗС-матрицы 7. Информация с приемника излучения, выполненного в виде ПЗС-матрицы 7, поступает в блок обработки информации 8, где и осуществляется вычисление величины угла скручивания контролируемого объекта.
Так, например, если расстояние между вершинами триппель-призм 10 и 10' l2=l3=100 мм, то при скручивании контролируемого объекта вокруг оси Z на угол ϕ=1" их вершины сместятся друг относительно друга вдоль оси X на величину δ1:
δ1=l2⋅ϕ=1⋅105⋅1⋅10-6=0,5 мкм, где l2 - в микрометрах, а ϕ - в радианах.
При этом изображения диафрагм 4 и 4' сместятся на ПЗС-матрице 7 вдоль оси X друг относительно друга на удвоенную величину δ2=1 мкм, что при определенных размерах пикселя ПЗС-матрицы и будет определено с высокой точностью.
Необходимо отметить, что при поворотах контролируемого объекта вокруг осей X и У изображения диафрагм 4 и 4' на ПЗС-матрице будут смещаться вдоль осей У и X на одинаковую величину и поэтому не будет оказывать влияния на определение угла скручивания.
Никакого существенного влияния на точность измерения скручивания не будет оказывать и возможные смещения и наклоны объектива 13.
Таким образом, в предлагаемой системе измерения угла скручивания достигается высокий коэффициент передачи по углу скручивания, равный двум, а поворот контролируемого объекта вокруг осей X и У не влияют на точность измерения угла скручивания.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. США, патент на изобретение №4721386, МПК: G01В 11/26, 1988 г.
2. РФ, патент на полезную модель №167011, МПК: G01В 11/26, 2016 г.
3. РФ, патент на изобретение №2182311, МПК: G01В 11/26, 2001 г.
4. РФ, патент на изобретение №2408840, МПК: G01В 11/26, 2011 г.
5. Коняхин И.А., Мерсон А.Д. Оптико-электронная система измерения угла скручивания на основе анаморфирования. Известия вузов. Приборостроение. 2008. Т. 51 №9 с. 10-14. – прототип.
Claims (1)
- Система измерения угла скручивания, содержащая установленные на блоке контроля контрольный элемент и триппель-призму, объектив, диафрагму, подсвеченную через конденсор источником излучения, приемник излучения, выполненный в виде ПЗС-матрицы, и блок обработки информации, отличающаяся тем, что система снабжена дополнительной триппель-призмой, установленной на блоке контроля, при этом вершины триппель-призм расположены симметрично относительно оптической оси системы, и дополнительной диафрагмой, установленной на базе, причем диафрагмы расположены симметрично относительно оптической оси системы, а расстояния между вершинами триппель-призм и центрами диафрагм равны друг другу, кроме того, объектив проецирует центры диафрагм в вершины триппель-призм с увеличением, равным единице.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017127937A RU2663297C1 (ru) | 2017-08-03 | 2017-08-03 | Система измерения угла скручивания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017127937A RU2663297C1 (ru) | 2017-08-03 | 2017-08-03 | Система измерения угла скручивания |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2663297C1 true RU2663297C1 (ru) | 2018-08-03 |
Family
ID=63142566
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017127937A RU2663297C1 (ru) | 2017-08-03 | 2017-08-03 | Система измерения угла скручивания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2663297C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU231848A1 (ru) * | Ю. В. Ладис | Прибор для контроля прямолинейности направляющих | ||
JPS63198806A (ja) * | 1987-02-13 | 1988-08-17 | Hitachi Shonan Denshi Kk | 光フアイバを用いた捩れ角検出装置 |
SU1776989A1 (ru) * | 1990-07-16 | 1992-11-23 | Opticheskij Inst G | Датчик угла скручивания |
RU2467285C1 (ru) * | 2011-06-24 | 2012-11-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (ОАО "НИИ ОЭП"), RU | Устройство для измерения угла скручивания |
RU2471148C1 (ru) * | 2011-06-29 | 2012-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (НИУ ИТМО) | Устройство для контроля поворота объекта |
-
2017
- 2017-08-03 RU RU2017127937A patent/RU2663297C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU231848A1 (ru) * | Ю. В. Ладис | Прибор для контроля прямолинейности направляющих | ||
JPS63198806A (ja) * | 1987-02-13 | 1988-08-17 | Hitachi Shonan Denshi Kk | 光フアイバを用いた捩れ角検出装置 |
SU1776989A1 (ru) * | 1990-07-16 | 1992-11-23 | Opticheskij Inst G | Датчик угла скручивания |
RU2467285C1 (ru) * | 2011-06-24 | 2012-11-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (ОАО "НИИ ОЭП"), RU | Устройство для измерения угла скручивания |
RU2471148C1 (ru) * | 2011-06-29 | 2012-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (НИУ ИТМО) | Устройство для контроля поворота объекта |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104748720A (zh) | 空间测角装置及测角方法 | |
CN106323199A (zh) | 组合调零激光大工作距自准直装置与方法 | |
CN103471561B (zh) | 一种三维小角度测量装置及方法 | |
CN106225727B (zh) | 阵列调零激光大工作距自准直装置与方法 | |
Li et al. | MEMS mirror based omnidirectional scanning for LiDAR optical systems | |
RU2523736C1 (ru) | Способ измерения двугранных углов зеркально-призменных элементов и устройство для его осуществления | |
CN106352985B (zh) | 一种非对称空间外差光谱仪结构 | |
RU2663297C1 (ru) | Система измерения угла скручивания | |
CN106017364A (zh) | 一种高精度激光大工作距自准直装置与方法 | |
CN106323198A (zh) | 一种高精度、宽范围和大工作距激光自准直装置与方法 | |
CN217467345U (zh) | 一种含光学准直镜的光源装置 | |
CN106017362B (zh) | 一种便携式高动态精度大工作距自准直装置与方法 | |
RU2467285C1 (ru) | Устройство для измерения угла скручивания | |
CN106017441A (zh) | 一种便携式高精度激光大工作距自准直装置与方法 | |
CN106323200B (zh) | 一种激光大工作距自准直装置与方法 | |
CN106017363B (zh) | 一种高动态精度大工作距自准直装置与方法 | |
RU167011U1 (ru) | Трехосная система углового контроля | |
RU2224980C2 (ru) | Способ измерения изгиба артиллерийского ствола | |
CN205505989U (zh) | 一种长程光学表面面形检测系统 | |
CN106052598B (zh) | 一种高频响大工作距自准直装置与方法 | |
CN106052659A (zh) | 一种便携式激光大工作距自准直装置与方法 | |
RU2650432C1 (ru) | Трёхкоординатный фотоэлектрический автоколлиматор | |
CN106017361B (zh) | 阵列调零高频响大工作距自准直装置与方法 | |
CN106052597B (zh) | 一种便携式高频响大工作距自准直装置与方法 | |
CN109470660B (zh) | 采用放大结构的古斯汉森位移型spr传感器 |