SU1413412A1

SU1413412A1 - Method of measuring linear displacements of light-reflecting objects

Info

Publication number: SU1413412A1
Application number: SU874192718A
Authority: SU
Inventors: Владимир Ильич Миронченко
Original assignee: Предприятие П/Я В-8916
Priority date: 1987-02-09
Filing date: 1987-02-09
Publication date: 1988-07-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл бесконтактного измерени перемещений светоотражающего объекта в плоскости, нормальной его поверхности . Цель изобретени - повьшенне точности измерени перемещени путем исключени погрешности, обусловленной изменением рассто ни до вследствие его перемещени ми погрешности , обусловленной смещением точки отсчета, по которой определ етс перемещение . Направл ют параллельный пучок света на поверхность объекта под острым углом падени . Фиксируют положение центра отраженного от поверхности пучка в двух перпендикул рных к нему плоскост х регистрации , определ ют рассто ние , от центра пучка на контролируемой поверхности до первой плоскости регистрации перед перемещением контролируемой поверхности, а после перемещени контролируемой поверхности определ ют величины а., а смещений центра отраженного от нее пучка в обеих плоскост х регистрации от первоначального его положени на них, п перед перемещением контролируемой поверхности определ ют рассто ние 1 до второй плоскости регистрации от центра пучка на контролируемой поверхности , а величину h перемещени контролируемой поверхности вычисл ют по следующей зависимости: h (а ,-1 t82ji) (1-tp«C-tp3«)cosefcos2j / /sin(2rf+2), t 1/2arctp(a4-a,)/ ,). 2 ИЛ. Q S (ЛThe invention relates to a measurement technique and can be used for non-contact measurement of the movements of a reflective object in a plane normal to its surface. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the measurement of movement by eliminating the error due to a change in the distance to it due to its movement of error due to the offset of the reference point from which movement is determined. A parallel beam of light is directed at the surface of the object at an acute angle of incidence. The position of the center of the beam reflected from the surface is fixed in two registration planes perpendicular to it, the distance from the center of the beam on the test surface to the first registration plane is determined before moving the test surface, and after moving the test surface, the values of a are determined and the displacements the center of the beam reflected from it in both registration planes from its initial position on them, n, before moving the controlled surface, determine the distance 1 to the second the registration plane swarm from the center of the beam on the test surface, and the displacement h of the test surface is calculated from the following relationship: h (a, -1 t82ji) (1-tp "C-tp3") cosefcos2j / / sin (2rf + 2), t 1 / 2arctp (a4-a,) /,). 2 IL. Q S (L

Description

COCO

itibitib

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл бесконтактного измерени перемещений светоотражающего объекта в плоскости, нормальной к его поверхности , .The invention relates to a measurement technique and can be used for contactless measurement of the movements of a retroreflective object in a plane normal to its surface.

Цель изобретени - повышение точности измерени перемещени путем исключени погрешности, обусловленной изменением рассто ни до объекта вследствие его перемещени , и погрешности , обусловленной смещением при этом точки отсчета, по которой определ етс перемещение.The purpose of the invention is to improve the accuracy of movement measurement by eliminating an error due to a change in the distance to an object due to its movement and an error due to a shift in the reference point from which movement is determined.

На фиг.1 изображена схема, по сн юща предлагаемый способ измерени , на фиг.2 - принципиальна схема устройства , реализующего данный способ.Fig. 1 is a diagram illustrating the proposed measurement method, Fig. 2 is a schematic diagram of a device implementing this method.

Устройство содержит осветитель 1, каретки 2, 3, делительную головку 4, блок 5 регистрации, основание (не показано ) . Осветитель 1 закреплен на каретке 2, установленной на делительной головке 4, выполненной в виде полудиска. Блок 5 регистра;ции закреплен на каретке 3, также установленной на делительной головке 4. Каретки 2, 3 установлены на делительнойThe device contains the illuminator 1, the carriage 2, 3, the dividing head 4, block 5 registration, the base (not shown). The lighter 1 is fixed on the carriage 2 mounted on the dividing head 4, made in the form of a half disk. The register block 5 is fixed on the carriage 3, also mounted on the dividing head 4. The carriages 2, 3 are mounted on the dividing

10ten

1515

щают вместе с кареткой 3 до тех по пока отраженный от поверхности объекта 10 пучок света не станет перпендикул рен плоскост м пл тин 7, 8, что определ етс с помощ окул ра 9 при совпадении положений световых п тен на полупрозрачных пластинах 7, 8. Затем блок 5 регис рации также закрепл ют на основани Координаты С и С положени центр световых п тен, соответствующих от раженному от объекта 10 световому пучку в плоскост х Р, и Р соо тветtogether with the carriage 3 until the light beam reflected from the surface of the object 10 is perpendicular to the planes of the plates 7, 8, which is determined with the help of an eyepiece 9 when the positions of the light spots on the translucent plates 7, 8 coincide. the registration unit 5 also fixes on the base the coordinates C and C of the position of the center of the light spots corresponding to the light beam from the object 10 in the planes P, and P co.

ственно пластин 7, 8, при этом фик сируютс .plates 7, 8, while fixed.

Рассто ни 1, и 1 от точки 0 ражени светового пучка соответств о до плоскостей пластин 7, 8 такжDistances 1, and 1 from the point 0 of the rage of the light beam correspond to the planes of the plates 7, 8 and

20 фиксируютс при первоначальном пол жении объекта 10. Таким образом, о ветитель 1 и блок 5 регистрации жестко закреплены на основании. За тем убирают делительную головку 20 are fixed at the initial position of the object 10. Thus, the driver 1 and the registration unit 5 are rigidly fixed on the base. Then remove the separating head

25 перемещают объект 10. При перемеще нии объекта 10 измен етс положени его поверхности из D , в П и, соот ветственно, положение центров С и Е световых п тен соответственно в25 move the object 10. When the object 10 moves, the position of its surface changes from D, to P and, accordingly, the position of the centers C and E of the light spots respectively

головке 4 с возможностью перемещени 30 плоскост х Р и Р полупрозрачныхthe head 4 with the ability to move 30 planes P and P translucent

пластин 7, 8. Перемещение h объекта 10 определ етс по нормали к поверхности объекта в точке О ц ра светового п тна при первоначальplates 7, 8. The displacement h of the object 10 is determined by the normal to the surface of the object at the point O of the center of the light spot at the initial

, (a,-litg2l)cosef cos2 J(1-t of-tgj) n , (a, -litg2l) cosef cos2 J (1-t of-tgj) n

sin( + 2y)sin (+ 2y)

no образующей (не показана). Блок 5 регистрации содержит корпус 6 и установленные в нем две тонкие полупрозрачные пластины 7,8с нанесенными на них координатными сетками и окул р 9.35 положении объекта 10 по формуле Блок 5 регистрации закреплен на каретке 3 так, что при ее движении по делительной головке 4 в любой момент плоскости полупрозрачных пластин 7, 8 нормальны к радиусу полудиска. 40 no generatrix (not shown). The registration unit 5 comprises a housing 6 and two thin translucent plates 7.8c installed therein with coordinate grids applied on them and an eye 9.35 position of the object 10 according to the formula Registration block 5 is fixed on the carriage 3 so that when it moves along the dividing head 4 in any the moment of the plane of the translucent plates 7, 8 is normal to the half-disk radius. 40

Способ измерени линейных перемещений светоотражающих объектов осуществл ют с помощью данного устройства следующим образом.The method of measuring the linear displacements of the reflective objects is carried out with the aid of this device as follows.

Осветитель 1 формирует параллель- дд ный пучок света. Делительную головку 4 устанавливают на поверхности объекта 10, перемещение которого измер ют так, что центральный луч параллельного пучка света от осветител 1 лежит в плоскости, перпендикул рной поверхности объекта 10, и пересекает эту поверхность в заданной точке 0 . Перемеща каретку 2 с осветителем 1, задают по делительной „ головке А острый угол с( падени пучка на поверхность объекта 10, после чего осветитель 1 закрепл ют на основании . Блок 5 регистра1ши переме50Illuminator 1 forms a parallel beam of light. The separating head 4 is mounted on the surface of the object 10, the displacement of which is measured so that the central beam of the parallel light beam from the illuminator 1 lies in a plane perpendicular to the surface of the object 10 and crosses this surface at a given point 0. By moving the carriage 2 with the illuminator 1, the acute angle c is set by dividing head A (the beam is incident on the surface of the object 10, after which the illuminator 1 is fixed on the base. Block 5 of the register shift 50

1 7 jarctB .1 7 jarctB.

Формула получаетс из рассмотре геометрии оптического хода падающе и отраженного лучей, координат пол жени центров п тен, соответствующ пересечению отраженного пучка в пе рой PI и второй Р плоскост х реги рации при первоначальном D и пере щенном DJ положени х объекта 10. Ч рез окул р 9 по координатной стенк на пластине 7 определ ют изменениеThe formula is obtained from considering the geometry of the optical path of the incident and reflected rays, the coordinates of the field of the centers of the spots corresponding to the intersection of the reflected beam in the first PI and the second P recording planes at the initial D of the object 10. 9, by the coordinate wall on the plate 7, the change in

C.CjC.Cj

положени центра световоcenter position

п тна в первой плоскости Р регист ции. Так же определ ют изменение а положени центра светового п тна во,второй плоскости Р регис рации.spots in the first registration plane P. The change in the position of the center of the light spot in the second plane P of the registration is also determined.

щают вместе с кареткой 3 до тех пор, пока отраженный от поверхности объекта 10 пучок света не станет перпендикул рен плоскост м пластин 7, 8, что определ етс с помощью окул ра 9 при совпадении положений световых п тен на полупрозрачных пластинах 7, 8. Затем блок 5 регистрации также закрепл ют на основании. Координаты С и С положени центров световых п тен, соответствующих отраженному от объекта 10 световому пучку в плоскост х Р, и Р соо тветственно пластин 7, 8, при этом фиксируютс .together with the carriage 3 until the light beam reflected from the surface of the object 10 is perpendicular to the planes of the plates 7, 8, which is determined by the ocular 9 when the positions of the light spots on the translucent plates 7, 8 coincide. The registration unit 5 is also fixed on the base. The coordinates C and C of the position of the centers of the light spots corresponding to the light beam reflected from the object 10 in the planes P, and P, respectively, of the plates 7, 8, are fixed.

Рассто ни 1, и 1 от точки 0 отражени светового пучка соответствен- о до плоскостей пластин 7, 8 такжеThe distances 1 and 1 from the point 0 of the reflection of the light beam, respectively, to the planes of the plates 7, 8 are also

фиксируютс при первоначальном положении объекта 10. Таким образом, осветитель 1 и блок 5 регистрации жестко закреплены на основании. Затем убирают делительную головку иare fixed at the initial position of the object 10. Thus, the illuminator 1 and the registration unit 5 are rigidly fixed to the base. Then remove the dividing head and

перемещают объект 10. При перемещении объекта 10 измен етс положение его поверхности из D , в П и, соответственно , положение центров С и. Е световых п тен соответственно вmove the object 10. When you move the object 10, the position of its surface changes from D, to P and, respectively, the position of the centers C and. E light spots respectively in

лоскост х Р и Р полупрозрачныхgloss x P and P translucent

пластин 7, 8. Перемещение h объекта 10 определ етс по нормали X к поверхности объекта в точке О центра светового п тна при первоначальномplates 7, 8. The displacement h of the object 10 is determined by the normal X to the surface of the object at the point O of the center of the spotlight during the initial

положении объекта 10 по формуле the position of the object 10 according to the formula

sin( + 2y)sin (+ 2y)

1 7 jarctB .1 7 jarctB.

Формула получаетс из рассмотрени геометрии оптического хода падающего и отраженного лучей, координат полоени центров п тен, соответствующих пересечению отраженного пучка в пер- рой PI и второй Р плоскост х регистрации при первоначальном D и перемеенном DJ положени х объекта 10. Через окул р 9 по координатной стенке на пластине 7 определ ют изменениеThe formula is obtained from considering the geometry of the optical path of the incident and reflected rays, the coordinates of the field of the centers of the spots corresponding to the intersection of the reflected beam in the first PI and the second P planes of registration at the initial D and shifted DJ positions of the object 10. Through an ocular 9 the wall on the plate 7 determines the change

C.CjC.Cj

положени центра световогоposition of the center of the light

п тна в первой плоскости Р регистрации . Так же определ ют изменение а положени центра светового п тна во,второй плоскости Р регистрации .spot in the first plane P registration. The change in the position of the center of the light spot in the second registration plane P is also determined.

Claims

Claims The method of measuring linear displacements of reflective objects, which consists in directing a parallel beam of light to the surface of an object at an acute angle from / falling, fixes the position of the center of the beam reflected from the surface in two recording planes perpendicular to it, determine the distance 1 from the center of the beam on the surface of the object to the first registration plane, move the object, determine the values of a, and the displacements of the center of the beam reflected from the surface, respectively, in the first and second loskost's registration from the first 13A12

its initial position on them and calculate the lead} line of the linear movement of the object, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, before moving the object, the distance 1 from the center fiy4Ka on the surface to the second registration plane and the linear movement h of the object calculated by the following dependencies:

ten

(a i3litg2 J) cosof. cos 2-j 1-tgc /. tg j) sin (2d + 2f

Where

Ld S - “J.

at i, i

0ue.f

ten

iftus.2