SU1052864A1 - Устройство дл измерени углов наклона объекта - Google Patents

Abstract

УСТЮЙСТБО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ НАКЛОНА ОБЪЕКТА, содержащее осветитель, два обраиценных одно к другому отражающими поверхност ми л 79 7 ДС У /уууУу-{ //////////7/т//// зеркала, одно из которых гравитационно стабилизировано, а другое вместе с осветителем и фотодетектором , воспринимающим световой поток после многократных отражений от обоих зеркал, жестко соединено с объектом , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точ ности измерений, осветитель выполнен как источник расход щегос  пучка лучей, а зеркало, жестко соединенное с объектом, выполнено вогнутым , при этом источник света и центр фотодетектора размещены в оптически сопр женных точках, соответствующих изображению фокуса вогнутого зеркала в плоском гравитационно стабилизированном зеркале.

Description

Изобретение относитс  к геодезическому приборостроениюJ в частности к аысокоточньв-л устройствам дл  измереки  углов наклона объекта;

.Известны разнообразные фотоэлектрические устройства ,ал  определени  углов наклона объекта, основаь;мые , на при;-;енб; ки рззличккх типов чувствительных элементов-, зацаюиди : положение вертикали или ropK oHTajiK и средств слежени  за положокие -такого элемента „ Выбор того или типа чувствктм/ ь ого элемента, а значит и устройства опрелал етс ус .гюви мн йЕ;мерений; раз/шчными требовани ми к точности измерений iVx

1аибо еа точкьсуж  вл ютс  устройства , S которой в качестве ЧУЕСТЕИ-телького элемечога исггользуетс  зеркало; , з креплеиное на .1а тнике или размегдеккое на поплавке, плаваюигем в жи,цкостио Примеj oM такого устройства слулсит изнестное устройство, сод;,ернащеё закрепленное на ма тни-ке Б кардановом подвеое вогнутое эеркало:,. ;-5аправл.сйощее па,цаю1ций на него коллимированкый световой пучок на хоордикатко-чувотвительный фото п р к е-, м н и к Г 2 с

Однако чувствителычость подобного устройства оказываетс  кедостгточной .; Увеличение чувотвительности возможно при построении схемы с оптическим умножениеМс

Иззеотко устройство дл  измере™ н   углов каклокг объекта, содержащеа осветитель на основе коллимированнсто источника света,. Твв, источника саетс; с колл.;л«;атором„ Форм:л рующим параллельный пучок света направл ё & й на систему из двух ПЛОСКК.К зеркал,. о.6ра ценных одно к другому отражающими поверхност ми Одно КЗ зерка.л гравитационно ста-билизиро .вано с пом. ма тника или на поверхность жидкости, а другое имен ет с.вое положение при наклонах объекта .вместе с осветителем и фотодетектором выполненным,, HanpHtiep в форме матрицы из фотоэлементов, Свет попадает на фотодетектор после многократных отражений от зеркал, образующигс оптический умножитель 13

Высока  чувстЗительность такого устройства KS может быть полностью испо.пьсюзан р поскольку ка точкссть измерений оказывают вли ние ззаимнье смещекк  осветител  и зеркала, напр}-1мер S результате терью.цеформаций , а также разъюсткровки с.амого осветител : источника света и коллиматора

Цель кэобретени.ч - повьшгенке точности измерений.

Поставленна  цель достигаетс  течто в устройстве дл  1-:змерени.  угло наклона объекта, содержащем осветитель , два обращенных одно к друго-i/y о.i.ра.1;й,эшими поверхност г/и зеркала , одно из которых гравитационно стаОи.пизкровано. з другое вместе ;.; осветителем и фотолетектОроМ; зоспринимающим светоЕой поток после мног зкратных отражений от зеркал,, жестко соедикзно. с обьекто : осве::и е .г;ь й;з1по.пнак как тотечкь й :ИСтрчник рг: сход щего с   пучка лучей, а оерк.5..по,. жестко соединенное с объскто р выполнено BornyisjM,. пОУ этом света и центр фотодетектора ргзхещеьы з оптически сопр женных точках, ссответстзующих изобраксекию фокуса вогнутого зеркала ь плоском лравчтздионно стабиллзлровакн-: м зерка.ле,

t. .,.,,,„,,,.,,j,;r .;аэак ваоис.кт постр .эии  устройства.

Устройство подерпит сссюпо расп поже кы.;; ссветитель;:;уч; к приемопередающую части; зак.гю-1екные в одног корпусе 1. Осветительна  часть включает с) сео  гослэ;юй.ательно расположенные гсточник 2 света;, конденсатор 3   полегую диафрагму 4„ Такое Быпо.пненйв освэтительной части имитирует точечный ИСТОЧНИК, обеспечивающий расход щийс  пучок лучей,.

Пркемно переда}о:да  часть устройства содержит вогнутое зеркатю 5 с отверстием в дентре- предназначенным дл  пропускани  пучча . излучаемого ос етитальной частьго.. Вогнута  /ю верхи ость зескал,- обрацека к отражающей поверхности б, стабильно заниьаюшей горизонтапьное голож&ние тако  поверхностью -.«о.кет с/тужить и.гг sepKajibHa гюаерхностъ жидкocJи или зеркало, закреп.лакнсе з карданном подвесе, Б исходно положении отражающа  по.верхность перпендикул рна оси устройствас

Ме сду полевой диафрагмой 4 осветнтетьной части и отверстием ногнутого зеркала 5 приемо-лередсиошей части Б хо.це луче  закреплено плоское полупрозрачное зеокало 7 под углок 45 .R ог8Т-;ческоЯ оси устрсйCTBS; которое измен ет )raпpaEлe иe луче, отраженных плоским зеркс лом 6 Hci 90., I

Прсзтив по-пупрозг ач кого зеркгла 7 3 точке} созпа.пакмией с изображением йорсуса вогнутого зеркгзпа, установлен кооолк катко чуб стййтелькый фотоприемник 8 ось которого перпекдикул рнг оси устрсйства.. При этом фотоприемиик 8 л полева  диафрагма 4 .ло;пвкы на равных рассто ни х от О пер ;сечеки  оптической оси у ::тройстьа с полупрозрачным эерк лом Взаимное положение н.3занкых эпечектов ;.:ой:ет быть опредзлено Форму.пой

где L - рассто ние от плоского зеркала 6 до главной плоскости Н, проход щей через верщину зеркала 5; f фокусное рассто ние зеркала 5 ;

Р - рассто ние от главной плоскости до центра полевой диафрагмы 4,

Выход координатно-чувствитель ого фотоприемника .8 соединен с блоком 9 регистрации, а источник 2 света и блок 9 регистрации соединены с блоком 10 питани .

При наклоне устройства вместе d вогнутым зеркалом положение нормали гравитайнонно-чуветвительного плоского зеркала б остаетс  неизменно горизонтальным, . происходит разворот устройства относительно горизонтального плоского ,зеркала., При этом происходит смещение Изображени  диафрагмы по поверхности позиционно-чувствительного фотоприемника, фотоприемник вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный величине смещени  п тна по поверхности фотоприемника Этот сигнал фиксируют с помощью блока регистрации.

Устройство может быть выполнено и по несколько иной оптической схеме . Так, при смещении источника с оси устройства на величину д его изображение смещаетс  в противополо нуга сторону ка величину Д . В точку изобрах еки  источника может быть перенесен фотоприемник. Это позволит исключить из схемы полупрюзрачмое зеркало, однако несколько уменьшит диапазон работы устройства.

Дл  реализации устройства можно использовать также вогнутое зеркало без отверсти  в центре, тогда источник света должен быть расположен сбоку вогнутого зеркала. Его ось должна быт1 наклонена к оси устройства на такой угол, при котором изображение источника в исход0 ном положении устройства строитс  по другую сторону от вогнутого зеркала , и в эту точку должен быть помещен фотоприемник.

В любом варианте предлагаема 

5 оптическа  схема обеспечивает повышение точности измерений, поскольку фактически .реализуетс  автокодлимационна  схема при сохранении ВЫСОКОЙ чувствительности за счет использовани  оптического умножи0 тел  ,:

Важное достоинство состоит и в том, что вогнутое зеркало умножител  выполн ет одновременно и функции коллиматора. Это означает сутцествен ное уменьшение вли ни  ошибок разъ юстировки. Возможна  точность измерени  угла наклона может составить i,5 при использовании вогнутого

0 зеркала с фокусным рассто нием 1 100 мм и точности регистрации смещений светового п Тна фотоприемником пор дка 10 мкм. Сохран етс  и такое важное преимущество прото5 типа, как измерение угла по двум взаимно перпендикул рньда координатным направлени м.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ НАКЛОНА ОБЪЕКТА, содержащее осветитель, два обращенных одно к другому отражающими поверхностями зеркала, одно из которых гравитационно стабилизировано, а другое вместе с осветителем и фотодетектором, воспринимающим световой поток после многократных отражений от обоих зеркал, жестко соединено с объектом, отличающееся тем, что, с целью повышения точ^ ности измерений, осветитель выполнен как источник расходящегося пучка лучей, а зеркало, жестко соединенное с объектом, выполнено вогнутым, при этом источник света и центр фотодетектора размещены в оптически сопряженных точках» соответствующих изображению фокуса вогнутого зеркала в плоском гравитационно стабилизированном зеркале.