SU1146547A1 - Device for measuring displacements - Google Patents

Device for measuring displacements Download PDF

Info

Publication number
SU1146547A1
SU1146547A1 SU823523582A SU3523582A SU1146547A1 SU 1146547 A1 SU1146547 A1 SU 1146547A1 SU 823523582 A SU823523582 A SU 823523582A SU 3523582 A SU3523582 A SU 3523582A SU 1146547 A1 SU1146547 A1 SU 1146547A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
reflector
pyramid
lens
photodetectors
distance
Prior art date
Application number
SU823523582A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Данилович Бондаренко
Евгений Петрович Колик
Original Assignee
Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.В.И.Ленина
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 Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.В.И.Ленина filed Critical Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.В.И.Ленина
Priority to SU823523582A priority Critical patent/SU1146547A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1146547A1 publication Critical patent/SU1146547A1/en

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

УСТРОЙСТ-ВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕРЩНИЙ, содержащее источник излучени  и оптически св занные светоделитель , объектив,, первый и второй уголковые отражатели,установлен- ные соосно между собой и предназначенные дл  скреплени  с контролирую емым объектом, а в обратном ходе от отражателей два позиционно-чувствительных фотоприемника и три Аотоприемника , установленных в фокальной плоскости объектива, один из позиционно-чувствительных Аотоприемников оптически св зан с первым отражателем , выполненным в виде пр моугольного триэдра, а остальные фотопри13 S-i ;,,:; емники - с вторым отражателем, выходы всех фотоприемников электрически соединены с измерителем, отличающеес  тем, что, с целью повьшени  точности измерени  линейных перемещений, оно снабжено пра- . вильной четырехгранной пирамидой с углом при вершине 180 -2oG, скрепленной основанием с входной гранью второго отражател  и ориентированной таким образом,что нормали к ее боковым гран м параллельны коллимационным ос м, второй отражатель выполнен в виде пр моугольного триэдра и на часть его входной грани, нeэkpaнируемую пирамидой, нанесено отражающее покрытие, угол об выбирают из (П . услови  1 . в-г 2Т;мГ 1Г где R - радиус оправы объектива; t, - рассто ние между объективом и вторым отражателем; а ел Р - рассто ние между вершиной пирамиды и геометрическим центром следа выход щего 4ib из пирамиды пучка} 1 - показатель преломлени  материала пирамиды.A DEVICE FOR MEASURING A TRANSFERABLE, containing a radiation source and an optically coupled beam splitter, lens, the first and second corner reflectors mounted coaxially with each other and intended to be attached to the object being monitored, and in the reverse direction from the reflectors two position-sensitive one of the position-sensitive Aho receivers is optically connected to the first reflector, made in the form of a rectangular trihedron, and steel fotopri13 S-i; ,,:; The sensors are with the second reflector; the outputs of all photodetectors are electrically connected to the meter, characterized in that, in order to improve the accuracy of measuring linear displacements, it is equipped with the right one. a 180 ° -30G quadrangular pyramid with a corner at the apex, bonded to the base of the second reflector and oriented so that the normals to its lateral facets are parallel to the collimation axis, the second reflector is made in the form of a rectangular trihedron and a part of its input face, irreversible pyramid, a reflective coating is applied, the angle о is chosen from (P. conditions 1. c – d 2T; mg 1G where R is the radius of the lens rim; t, is the distance between the lens and the second reflector, and ate P is the distance between the top pyramids and geo etricheskim center track exiting beam from the pyramid 4ib} 1 - refractive index of the material of the pyramid.

Description

I Изобретение относитс  к измерительной технтсе и может использоват с  дл  одновременного измерени  линейных и угловых пространственных смещений положени  объекта в машино и приборостроении. Известно устройство дл  измерени  перемещений, содержащее на одном объекте источник излучени , объектив и два позиционно-чувствительных фотоприемника (ПЧФП), а на д|)угом объекте - уголковый отражатель с частично отражающей фронталь ной гранью ij . Недостатком этого устройства  вл етс  невысока  точность измерени  обусловленна  невозможностью разделени  информации при различных пространственных перемещени х контролируемого объекта. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство дл  измерени  перемещений , содержащее источник излучени  и оптически св занные светоделитель объектив, первый и второй уголковые отражатели, установленные соосно между собой и предназначенные дл  скреплени  с контролируемым объектом , а в обратном ходе от отражателей два ПЧФП и три фотоприемника, установленных в фокальной плоскости объектива, один из ПЧФП оптически св зан с первым отражателем, выполненным в виде пр моугольного триэдра , а остальные фотоприемники - с вторым отражателем, и выходы всех фотоприемников электрически соединены с измерителем 2 . Недостатком известного устройст  вл етс  низка  точность измерени  линейных перемещег й, обусловленна зависимостью координат отраженньк пучков, формируемых вторым отражат лем, при изменении его пространственного (углового) положени  относительно оси визировани , привод ща  к изменению ортогональности на правлений симметричных отраженных пучков относительно измерительных осей и, как- следствие этого, зависи мость показаний измерительных каналов линейных приращений от угЛовых lOBopoTOB контролируемого объекта. . Цель изобретени  - повышение точ ности измерени  линейных перемещений . 7 Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  измерени  перемещений, содержащее И9точник излучени  и оптически св занные светоделитель, объектив, первый и второй уголковые отражатели, установленные соосно между собой и предназначенные дл  скреплени  с контролируемым объектом, а в обратном ходе от отражателей два ПЧФП и три фотоприемника ., установленных в фокальной плоскости объектива, один из ПЧФП оптически св зан спервым отражателем, вьтолненным в виде пр моугольного триэдра, а остальные фотоприемники с вторым отражателем, и выходы всех фотоприемников электрически соединены с измерителем, снабжено правильной четырехгранной пирамидой с углом При вершине 180 , скрепленной .основанием с входной гранью t второго отражател  и ориентированной таким образом, что норнстли к ее боковым гран м параллельны коллимационным ос м, второй отражатель вьшолнен в виде пр моугольного триэдра и на часть его входной грани, неэкранированную пирамидой, нанесено отражающее покрытие, а угол ос выбирают из услови . ( где R - радиус оправы объектива; L - рассто ние между объективом и вторым отражателем; г - рассто ние междувершиной пирамиды и геометрическим центром следа выход щего из пирамиды пучка П - показатель преломлени  материала пирамиды. . На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (второй уголковый отражатель и скрепленна  с ним пирамида). Устройство содержит источник 1 излучени , светоделитель 2, объектив 3, коллимирукиций излучение, первый уголковый отражатель 4, второй уголковый отражатель 5, предназначенные дл  скреплени  с объектом (не показан), четырехгранную пирамиду 6, скрепл емую основанием с входной гранью второго уголкового отражател  5, ПЧФП 7 и 8, один из которых (фотоприемник 7) расположен на оси устройства и оптически св зан с пер вым уголковым отражателем 4, а второй (фотоприемник 8) смещен относительно оптической оси, три фотоприем ника 9-11, также смещенные относительно оптической оси, и измеритель 12. Ъсе фотоприемники 7-11 установлены в фокальной плоскости объектива 3, фотоприемники, смещенные с оптической оси, оптически св заны с вторым уголковым отражателем 5. На фиг. 1 также обозначены положени  автоколлимационных изображений 13-17 и отражающее покрытие 18, нанесенное на входную грань второго с/тражател . Оси X и У  вл ютс  коллимационными ос ми, на фиг. 1 также показаны возможные перемещени  конт ролируемого объекта - линейные и уг ловые (сам объект контрол  не показан ) . Первый и второй уголковые отража тели установлены соосно между собой и скреплены с контролируемым объектом . Устройство работает следующим об разом. Излучение от источника 1 излучени , пройд  светоделитель 2 и объектив 3, выходит из него коллимированным пучком и направл етс  на уголковые отражатели 4 и 5, 1(;оторые жестко ск|)еплены с контролируемьЬ объектом. Излучение, отразившись от уголкового отражател  4, возвращает с  в объектив 3, который строит его изображение 17 в фокальной плоскост Излучение, прощедшее мимо уголковог отражател  4, направл ют на правиль ную пираютду 6 с углом при вершине 180 -206- т.е. грани пирамиды накло нены к передней (входной) грани уго кового отражател  5 на угол «; . Пройд  пирамиду, излучение ра,збиваетс  на четьфе. пучка, каждый из кот рых мен ет направление, отклон  сь к вершине пирамиды 6. Отразившись от уголкбвого отражател  5, пучки .в обратнс ходе снова проход т правильную пирамиду 6. Каждый из четырех отраженных пучков отклонен от оптической оси на угол р 2л{п-1), где п показатель преломлени  материала пирамиды 6; угол наклона боковых граней пирамиды 6 к ее основанию . Угол наклона об боковых граней пирамиды 6 к передней грани уголкового отражател  5 выбираетс  из услови , чтобы дл  заданного рассто ни  между объективом 3 и уголковым отражателем 5 линейное отклонение середины каждого из отраженных пучков от оси визировани  в плоскости объектива не превышало значени  светового радиуса последнего. В этом случае каждый отраженный пучок будет наполовину экранироватьс  оправой объектива 3, что обеспечит максимальный диапазон измерени  линейных перемещений. Отражённые от уголкового отражател  5 пучки возвращаютс  в объектив 3, формиру  в его фокальной плоскости четыре автоколлимационных изображени  13-16. Изображени  13 и 14 смещены относительно оптической оси объектива 3 вдоль оси ОУ, а изображени  15 и 16 - вдоль оси ОХ йа одинаковые угловые рассто ни  в соот- ветствии с величиной угла Л . Координаты изображений 13-16 практически не завис т от малых поворотов уголко вого отражател  5 относительно коллимационных осей Ох и ОУ. Они измен ютс  только при поворотах отражател  с пирамидой 6 относительно оси. визировани  OZ (автоколлимационные изображени  синхронно поворачиваютс  в фокальной плоскости относительно оптической оси объектива 3), Фиксиру  смещение одного из изображений, например изображени  13, вдоль оси ОХ с помощью ПЧФП 8, соединенного с измерителем 12-и имеющего нулевую линию чувствительности, совпадаю1цую с ортогональной осью ОУ, определ ют величину угла поворота объектива относительно оси OZ, т.е. угол б . Отраженные пучки распростран ютс  попарно симметрично под углом к оптиг ческой оси устройства. При смещении , уголкового отражател  5 вдоль коллимационных осей ОХ и ОУ симметричные пучки по-разному экранируютс  оправой объектива 3. Например, при смещении уголкового отражател  вдоль положительного направлени  оси СУ, отраженный пучок 13 будет экранироЪатьс  оправой объектива 3,а пучок 14 - меньше. В соответствии со смещени ми пучков мен етс  и  ркость отвечакицих им автоколлимационных изображений. При этом разности  рI The invention relates to measurement technology and can be used with for simultaneous measurement of linear and angular spatial displacements of an object's position in a machine and instrument-making industry. A device for measuring displacements is known, which contains a radiation source, a lens and two position-sensitive photodetectors (PFPPs) on one object, and an angled reflector with partially reflecting front face ij on the d) object. A disadvantage of this device is the low measurement accuracy due to the impossibility of separating information during different spatial movements of the object under test. The closest to the invention to the technical essence is a device for measuring displacements, comprising a radiation source and an optically coupled beam splitter lens, the first and second corner reflectors installed coaxially with each other and intended to be attached to the object being monitored, and in the reverse direction from the reflectors two PFFPs and three photodetectors installed in the focal plane of the lens, one of the PFPPs is optically coupled with the first reflector, made in the form of a rectangular trihedron, and the rest of the photoreceivers nicks are with the second reflector, and the outputs of all photodetectors are electrically connected to meter 2. A disadvantage of the known device is the low measurement accuracy of linear displacements, due to the dependence of the coordinates of reflected beams formed by the second reflector, when its spatial (angular) position changes relative to the axis of sight, leading to a change in the orthogonality of the directions of the symmetric reflected beams relative to the measuring axes and As a consequence, the dependence of the readings of the measuring channels of linear increments on the angular lOBopoTOB of the object being monitored. . The purpose of the invention is to improve the accuracy of measuring linear displacements. 7 This goal is achieved by the fact that a device for measuring displacements, containing a radiation source and an optically coupled beam splitter, a lens, first and second corner reflectors, mounted coaxially with each other and intended to be attached to the object being monitored, and in the reverse direction from reflectors two PWFPs and three photodetectors installed in the focal plane of the lens, one of the PAPPs is optically coupled with a first reflector, made in the form of a rectangular trihedron, and the other photodetectors with a second reflector , and the outputs of all photodetectors are electrically connected to the meter, equipped with a regular four-sided pyramid with an angle. At vertex 180, fastened with a base to the input face t of the second reflector and oriented so that the nornstle to its lateral facets are parallel to the collimation axis, the second reflector is full The form of a rectangular trihedron and a part of its entrance face, unshielded by a pyramid, is covered with a reflective coating, and the angle ω is chosen from the condition. (where R is the radius of the rim of the lens; L is the distance between the lens and the second reflector; d is the distance between the top of the pyramid and the geometric center of the trail of the beam P emerging from the pyramid — the refractive index of the pyramid material. Fig. 1 shows the device diagram; Fig. 2 is a section A-A in Fig. 1 (the second corner reflector and a pyramid attached to it). The device includes a radiation source 1, a beam splitter 2, a lens 3, a collimation, a first corner reflector 4, a second corner reflector 5, intended for clamp with an object (not shown), a four-sided pyramid 6 fastened with a base to the entrance face of the second corner reflector 5, PFPP 7 and 8, one of which (photoreceiver 7) is located on the axis of the device and is optically connected to the first corner reflector 4, and the second (photodetector 8) is offset relative to the optical axis, three photoreceivers 9-11, also offset relative to the optical axis, and meter 12. All photodetectors 7-11 are installed in the focal plane of the lens 3, photodetectors that are offset from the optical axis are optically coupled with the second corner vim reflector 5. FIG. Figure 1 also indicates the positions of the autocollimation images 13-17 and the reflective coating 18 applied to the entrance face of the second c / cracker. The X and Y axes are the collimation axes; in FIG. 1 also shows the possible movements of the controlled object — linear and angular (the control object itself is not shown). The first and second corner reflectors are mounted coaxially with each other and fastened to the object to be controlled. The device works as follows. The radiation from the radiation source 1, having passed the beam splitter 2 and the lens 3, emerges from it with a collimated beam and is directed to corner reflectors 4 and 5, 1 (; rigidly fixed) with a controlled object. The radiation reflected from the corner reflector 4 returns from to the lens 3, which builds its image 17 into the focal plane. The radiation that has passed the corner reflector 4 is directed to the correct pyruda 6 with an angle at the apex of 180-206 - i.e. the faces of the pyramid are inclined to the front (entrance) face of the reflector 5 at an angle “; . Passing the pyramid, the radiation is broken on the head. beam, each of which changes direction, deflecting towards the top of pyramid 6. Reflecting from reflector 5, beams. In reverse, a regular pyramid 6 passes again. Each of the four reflected beams is deflected from the optical axis by an angle p 2n {n -1), where n is the refractive index of the material of pyramid 6; the angle of inclination of the lateral faces of the pyramid 6 to its base. The angle of inclination of the side faces of the pyramid 6 to the front face of the corner reflector 5 is chosen so that for a given distance between the lens 3 and the corner reflector 5 the linear deviation of the center of each of the reflected beams from the axis of sight in the plane of the lens does not exceed the light radius of the latter. In this case, each reflected beam will be half shielded by the rim of the lens 3, which will ensure the maximum range of measurement of linear displacements. Reflected beams from the corner reflector 5 are returned to the objective 3, forming four autocollimation images 13-16 in its focal plane. The images 13 and 14 are offset relative to the optical axis of the lens 3 along the axis of the opamp, and the images 15 and 16 are offset along the axis OX y of the same angular distance in accordance with the angle L. The coordinates of the images 13–16 are practically independent of small turns of the angle reflector 5 relative to the collimation axes Ox and OA. They change only when the reflector rotates with pyramid 6 about the axis. OZ sightings (autocollimation images are simultaneously rotated in the focal plane relative to the optical axis of lens 3). Fix the displacement of one of the images, for example, image 13, along the OX axis using the PFPP 8 connected to the meter 12 and having a zero line of sensitivity coinciding with the orthogonal axis. OA, determine the magnitude of the rotation angle of the lens relative to the axis OZ, i.e. angle b. The reflected beams propagate in pairs symmetrically at an angle to the optical axis of the device. When the angular reflector 5 is displaced along the collimation axes OX and OA, the symmetric beams are differently shielded by the lens mount 3. For example, when the angular reflector is displaced along the positive direction of the SU axis, the reflected beam 13 will be screened by the lens mount 3, and the beam 14 is smaller. In accordance with the beam shifts, the brightness of the autocollimation images corresponding to them also changes. In this case, the difference p

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее источник излучения и оптически связанные светоделитель, объектив,, первый и второй уголковые отражатели, установленные соосно между собой и предназначенные для скрепления с контролируемым объектом, а в обратном ходе от отражателей два позиционно-чувствительных фотоприемника и три фотоприемника, установленных в фокальной плоскости объектива, один из позиционно-чувствительных фотоприемников оптически связан с первым отражателем, выполненным в виде прямоугольного триэдра, а остальные фотопри емники - с вторым отражателем, выходы всех фотоприемников электрически соединены с измерителем, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения линейных перемещений, оно снабжено пра- вильной четырехгранной пирамидой с углом при вершине 180 -2<Л, скрепленной основанием с входной гранью второго отражателя и ориентированной таким образом,что нормали к ее! боковым граням параллельны коллимационным осям, второй отражатель выполнен в виде прямоугольного триэдра и на часть его входной грани, неэкранируемую пирамидой, нанесено отражающее покрытие, угол об выбирают из условия где R - радиус оправы объектива;MEASUREMENT MEASUREMENT DEVICE, containing a radiation source and optically coupled beam splitter, lens, first and second corner reflectors mounted coaxially with each other and intended for fastening with a controlled object, and in the reverse direction from reflectors two position-sensitive photodetectors and three photodetectors installed in the focal plane of the lens, one of the position-sensitive photodetectors is optically connected to the first reflector, made in the form of a rectangular trihedron, and the rest receivers - with a second reflector, the outputs of all photodetectors are electrically connected to the meter, characterized in that, in order to increase the accuracy of measuring linear displacements, it is equipped with a regular tetrahedral pyramid with an angle at the apex of 180 -2 <Л, fastened by a base with an input face the second reflector and oriented in such a way that the normal to her ! the side faces are parallel to the collimation axes, the second reflector is made in the form of a rectangular trihedron, and a part of its input face that is not shielded by the pyramid is coated with a reflective coating, the angle выбира is chosen from the condition where R is the radius of the lens barrel; L - расстояние между объективом и вторым отражателем;L is the distance between the lens and the second reflector; η - расстояние между вершиной пирамиды и геометрическим центром следа выходящего из пирамиды пучка;η is the distance between the top of the pyramid and the geometric center of the trace of the beam emerging from the pyramid; б - показатель преломления материала пирамиды.b - the refractive index of the pyramid material. TEWTew 1 11465471 1146547
SU823523582A 1982-12-13 1982-12-13 Device for measuring displacements SU1146547A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823523582A SU1146547A1 (en) 1982-12-13 1982-12-13 Device for measuring displacements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823523582A SU1146547A1 (en) 1982-12-13 1982-12-13 Device for measuring displacements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1146547A1 true SU1146547A1 (en) 1985-03-23

Family

ID=21039740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823523582A SU1146547A1 (en) 1982-12-13 1982-12-13 Device for measuring displacements

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1146547A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1.Applied Opties, 1972, № 4, т. 11, с. 961-962. 2.Авторское свидетельство СССР № 1024707, кл. G 01 В 11/26, 1983 (прототип). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4721386A (en) Three-axis angular monitoring system
US3486826A (en) Three axis optical alignment apparatus
WO1992004619A1 (en) Reflective optical instrument
JPH048724B2 (en)
JPH03215813A (en) Angle detecting device
US4395123A (en) Interferometric angle monitor
SU1146547A1 (en) Device for measuring displacements
SU1024707A1 (en) Device for measuring angular displacements
SU1359670A1 (en) Optronic device for measuring angular deviations of object
SU879298A1 (en) Optical electronic device for checking object angular turn
SU1364866A1 (en) Interference device for measuring angular displacements
SU1515039A2 (en) Photoelectric autocollimator for fixing angular position of object
SU769316A1 (en) Device for monitoring object rotation angles
SU823273A1 (en) Optical electronic gage
RU1774233C (en) Method of determining linear displacement of objects with flat mirror-reflection surface
RU1779913C (en) Interferometer for measuring motions of object
SU1245878A1 (en) Interference protractor
SU1620823A1 (en) Arrangement for measuring vibration
SU1506269A1 (en) Interferometer for measuring angular and linear position of object
SU539288A1 (en) Opto-electronic measuring device
SU1566206A1 (en) Apparatus for remote measuring of object angular deviations
SU1113671A1 (en) Device for measuring angular displacements
RU1770741C (en) Interference device for measuring angular displacements
SU1534300A1 (en) Arrangement for checking optical catъs eyes
SU1578456A1 (en) Device for multiple reflections in double-reflecting interferometer