SE456454B - Anordning for exakt bestemning av en ytas topografi - Google Patents

Description

456 454 2 Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en anordning av det inledningsvis nämnda slaget, vilken är enkel i till- verkning och billig i användning, men som ändå ger mätresultat av Q god precision.

Enligt uppfinningen utgår man från känd teknik i form av mätorgan med förmåga att mäta i åtminstone en dimension, d.v.s. kameror, t.ex. av den typ som tillämpas inom ett system, som marknadsföres under beteckningen Saab Position. I detta system använder man kameror med fotodiodarrayer i kombination med cylindriska linser, vilket medger, att en ljuspunkt med stor precision och säkerhet kan mätas in i en dimension med hjälp av en kamera, om ljuspunkten faller inom kamerans synfält, som t.ex. vara 600 x 120. En ljuspunkt i rymden blir sålunda entydigt bestämd vad gäller xyz-koordinater med hjälp av tre kameror, om den ligger inom deras gemensamma synfält. Kamerorna är kopplade till en enhet, innefattande funktioner för signalbehandling, beräkning och presentation.

Enligt uppfinningen utmärkes en anordning av det inledningsvis nämnda slaget av ett proborgan med en kropp i en del utformad med en defi- nierad avkänningsyta, varvid åtminstone två ljuspunkter är fast anord- nade på kroppen, på avstånd från varandra och från avkänningsytan, var- vid produkten av antalet mätorgan och antalet ljuspunkter uppgår åt- minstone till sex.

Med en sådan anordning kan man söka av en yta genom att låta probor- ganet lätt beröra de önskade mätpunkterna med den nämnda avkännings- ytan, och För varje vald mätpunkt medelst mätorganen, d.v.s. kamerorna och tillhörande enhet för signalbehandling, beräkning och presentation, fastställa avkänningsytans, d.v.s. mätpunktens läge i xyz-koordi- nater.

Lämpligen har avkänningsytan formen av en ändyta på en spets. Härmed menas givetvis, att ändytan utgöres av en geometriskt väl definierad 5 minimal yta i form t.ex. av ett övre tvärsnitt av en stympad kon.

Spetsen bör givetvis vara tillverkad av ett nötningståligt material. Ä 456 454 Man kan nu tänka sig olika utformningar av proborganet. Om man begrän- sar sig till två ljuspunkter, behövs tydligen minst tre mätorgan, d.v.s. kameror om var och en av dem mäter i en dimension. I ett sådant fall måste ljuspunkterna och ändytan centrum befinna sig på en rät linje, och dessutom måste ljuspunkterna vara separat illuminerbara, för ått man skall kuna fastställa på vilken sida om ljuspunkterna ändytan befinner sig. Ljuspunkterna kan utgöras av lysdioder, d.v.s. vara aktiva, men kan även utgöras av passiva, d.v.s. reflekterande ytor.

Om man använder tre ljuspunkter och dessa ej placeras på en rät linje, kan ändytans läge i xyz-koordinater fastställas med enbart två mätor- gan, d.v.s. kameror. Dm ljuspunkterna dessutom placeras så på pro- borganet, att avståndet från den första ljuspunkten till den andra skiljer sig från avståndet mellan den andra ljuspunkten och den tredje, kan man använda fast ljus vid lägesbestämningen, även om det är enk- lare att även i detta fall anordna ljuspunkterna separat illuminerbara.

Det föreligger ofta, som nämndes ovan, ett behov att fastställa läget på mätpunkter, vilka inte är lätt direkt åtkomliga. I sådana fall kan man använda ett proborgan, vilkets kropp mellan en ljuspunkt närmast ändytan och denna är utformad krökt. Härigenom kan man fastställa t.ex. yttopografien även på baksidan av ett föremål, eller i hålighe- ter, om blott ljuspunkterna är synliga för mätorganen, d.v.s. kamerorna.

Uppfinningen skall nu beskrivas närmare, med hänvisning till de bifo- gade ritningarna, på vilka figur 1 schematiskt visar en anordning en- ligt uppfinningen, och figur 2 schematiskt visar ett proborgan enligt uppfinningen.

I figur 1 betecknar 1 och 2 mätorgan, i detta fall kameror med cylindriska linser och fotodioarrayer, båda med förmåga att fastställa en ljus- punkts läge i en dimension, i detta fall i horisontell led, d.v.s. azimutmätning. 3 betecknar en motsvarande kamera mätande i vertikal led, d.v.s. elevation. Kamerornas horisontella synfält betecknas med Q, det vertikala med 5. Det gemensamma synfältet, vilket även 456 454 Å f* schematiskt visar mätobjektet, har beteckningen 6. Ett proborgan innefattar en kropp 7 i form av en linjär stav, i ena änden utformad med en väl definierad ändyta 8 och två lysdioder 9, 10 på avstånd från varandra och från ändytan. I systemet ingår även vissa icke visade enheter, såsom en enhet för växelvis illuminering av lysdioderna 9 och 10, samt enheter för signalbehanling av de från kamerorna 1-3 inkommande mätsignalerna med information om den för ögonblicket illuminerade lysdiodens läge, samt enheter för beräkning och presen- tation. Enheten för beräkning utgöres av en dator, vilken programmerats med uppgifter om de exakta avstånden mellan lysdioderna 9, 10 och ändytan 8.

Bestämningen av ytans 6 topografi går nu så till, att proborganet 7-1D flyttas successivt över ytan med ett önskat antal mätpunkter, be- roende på hur exakt man önskar definiera ytan. För varje mätpunkt illu- míneras, separat, de två lysdioderna 9, 1D och motsvarande lägen fast- ställes för lysdioderna. Med hjälp av det nämnda datorprogrammet kan så ändytans olika lägen beräknas och presenteras, varigenom ytans 6 topografi blir beskriven, Proborganet kan förflyttas och läggas an mot den avsökta ytan på olika sätt, antingen manuellt eller maskinellt.

I figur 2 visas ett proborgan med en kropp innefattande två raka de- lar 11, 12, som bildar en viss inbördes vinkel, och en bågformad del 13. I dennas ena ände är en spetsdel 14 anbragt, avslutad med en stym- pad kon med yttre begränsníngsyta 15, vilken fungerar som avkännings- yta. Tre lysdioder 16, 17 och 18 är osymmetriskt fördelade utefter kroppen 11, 12, Detta proborgan användes på samma sätt som nämndes ovan. Dock möjliggör det avkänning även av svåråtkomliga ytor, t.ex. inuti håligheter eller på baksidan av föremål. Det viktiga är endast, att de tre lysdioderna måste vara belägna inom de använda mätorganens, d.v.s. kamerornas gemensamma synfält. Även mätorgan med förmåga att mäta i två dimensioner, d.v.s. kameror med sfäriska linser och tvådimensionellt fotodiodarrayarrangemang kan ingå i anordningen enligt uppfinningen. 'u

Claims (1)

1. 456 454 Patentkrav 1. Anordning för exakt bestämning av en ytas topografi, innefattande åtminstone två mätorgan, vardera med förmåga att mäta i åtminstone en mätdimension, För fastställande av ljuspunkters läge i rymden, k ä n n e t e c k n a d av ett proborgan, med en kropp (7) i än del utformad med en definierad avkänningsyta (8), varvid åt- minstone tvâ ljuspunkter (9, 10) är fast anordnade på kroppen, på avstånd från varandra och från avkänningsytan, varvid produkten av antalet mätdímensioner (1,2,3) och antalet ljuspunkter (9,1U) uppgår åtminstone till sex. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att avkänníngs- ytan har formen av en ändyta (8,15) på en spets. Anordning enligt krav 2, varvid antalet ljuspunkter är två, k ä n- n e t e c k n a d av att ljuspunkterna (9,1Û) samt ändytans (8,15) centrum befinner sig på en rät linje, varvid ljuspunkterna är se- parat illuminerbara. Anordning enligt krav 2, varvid antalet ljuspunkter är tre, k ä n- n e t e c k n a d av att ljuspunkterna (16,17,18) ej ligger på rät linje. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att avstån- det från en första ljuspunkt (16) till en andra ljuspunkt (17) skiljer sig från avståndet mellan en andra ljuspunkt och en tredje ljuspunkt (18). Anordning enligt något av krav 2 till 5, k ä n n e t e c k n a d av att kroppen (13) mellan en ljuspunkt (16) närmast ändytan (15) och denna (15) är utformad krökt. 4.