SU1441203A1

SU1441203A1 - Device for measuring deviation from rectilinearity

Info

Publication number: SU1441203A1
Application number: SU874275282A
Authority: SU
Inventors: Виктор Иванович Юрлов; Владислав Васильевич Пузырев
Original assignee: Научно-исследовательский институт прикладной геодезии
Priority date: 1987-07-03
Filing date: 1987-07-03
Publication date: 1988-11-30

Abstract

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике. Цель изобретени - повьшение точности измерени путем увеличени крутизны статической характеристики преобразовани измер емый параметр - отклонение светового луча. Устройство содержит лазер 1, ретроотражатели 2 и 5, причем ретроотражатель 2 выполнен с окном 3 в вершине и установлен вершиной к лазеру 1, ретроотражатель 5 выполнен со светоделительными гран ми. Подобное вьшолнение и расположение ретро- отражателей приводит к многократным переотражени м луча лазера 1, что-j в, свою очередь, приводит к повышению точности. 1 илThis invention relates to instrumentation technology. The purpose of the invention is to increase the measurement accuracy by increasing the steepness of the static conversion characteristic of the measured parameter — the deviation of the light beam. The device contains a laser 1, retro-reflectors 2 and 5, the retro-reflector 2 is made with a window 3 at the apex and is mounted with the apex to the laser 1, the retro-reflector 5 is made with a beam-splitting edges. Such an arrangement and arrangement of retro-reflectors leads to multiple re-reflections of the laser beam 1, which, in turn, leads to an increase in accuracy. 1 silt

Description

i. 5 2i. 5 2

4four

tt

оabout

ОдOd

11 ДА 1203211 YES 12032

Изобретение относитс к контроль- отражателю 2. Такое распространение но-измерительной технике и может быть пуча происходит в пределах апертуры использовано дл измерени непр молинейности и взаимного смещени различных частей технологического оборудовани .The invention relates to a control-reflector 2. Such a spread of measuring instruments and can be a beam that occurs within the aperture is used to measure linearity and the mutual displacement of various parts of the process equipment.

Цель изобретени - повышение точности измерени путем увеличени крутизны статической характеристики пре- JQ лен 5 на величину ;3 X происходит сме- образовани измер емый параметр - щение световых п тен. Центральное отклонение светового луча.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy by increasing the steepness of the static characteristic of pre-JQ flax 5 by the value of; 3 X the measured parameter is displaced - the light spots shimmer. The central deviation of the light beam.

На чертеже приведена блок-схема предложенного устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.

ретроотражател 2 и 5,retro reflector 2 and 5,

Количество световых п тен на фото приемнике 6 соответствует количеству переотражений.The number of light spots on photo receiver 6 corresponds to the number of reflections.

При поперечном смещении каретки 4 с установленным на ней ретроотражатеWith a transverse displacement of the carriage 4 with retro-reflector installed on it

световое п тно 10, полученное от пр мо прошедшего луча лазера, будет сов падать с центром фотоприемника 6, the light spot 10, obtained from the direct transmitted laser beam, will coincide with the center of the photodetector 6,

Устройство содержит лазер 1, пер- 5первое переотраженное световое п т- вый ретроотражатель 2, установленныйно, полученное в результате первого по ходу луча лазера 1 на одном осно-переотражени , будет отсто ть на фо- вании с лазером 1, причем ретроот-топриемнике на рассто нии 2 ЛХ от ражатель 2 выполнен с прозрачным ок-центрального светового п тна, второе ном 3 в вершине и установлен вершиной 20переотраженное световое п тно будет к лазеру 1, измерительную каретку 4,отсто ть от центрального светового второй ретроотражатель 5, установлен-п тна на рассто нии 4 Х и т.д. Цо- ный на измерительной каретке 4 на-следнее световое п тно, полученное встречу первому ретроотражателю 2,после N-ro переотражени , будет от- причем грани ретроотражател 5 выпол-25сто ть на рассто нии 2 NJX от цент- нены светодел щими, панорамный фото-рального светового п тна, где N - приемник 6, установленный за ретро-число переотражений. Фотоприемник 6 отражателем 5 по ходу световых лучей,осуществл ет считывание оптического электронную схему, состо щую их бло-изображени путем развертки его по ка 7 определени числа световых лучей,30времени по сигналу от блока 9. При вход которого подключен к выходу фо-этом каждое световое п тно отобража- топриемника 6, блока 8 определени координат периферийного п тна, вход которого также подключен к в 1ходу фото , приемника 6, и блока 9 управлени сство импульсов равное количествуThe device contains a laser 1, the first 5 re-reflected light 5 retro-reflector 2 installed, obtained as a result of the first along the beam of the laser 1 on one base-reflection, will be located on the beam with the laser 1, and the retro-receiver at a distance of 2 HL from the razhatel 2 is made with a transparent ok-central light spot, the second nome 3 is at the apex and is mounted with the apex of 20 a reversed light spot to the laser 1, the measuring carriage 4, the second retroreflector 5 away from the central light tna per p distance 4 x and so on The colony on the measuring carriage 4, the last light spot received by the meeting of the first retroreflector 2, after the Nth repetition, will from the side of the retroreflector 5 run at a distance of 2 NJX from the center of the beam-splitting, panoramic photo-ral light spot, where N is the receiver 6, set for the retro-number of reflections. The photodetector 6 by the reflector 5 along the light beams, reads the optical electronic circuit, consisting of a block image by sweeping it out 7 to determine the number of light beams, 30 time by the signal from the block 9. At the input of which is connected to the output the light spot of the display receiver 6, the peripheral spot coordinate detection unit 8, the input of which is also connected to the photo input, the receiver 6, and the pulse control unit 9 equal to the number of

и вычислени , тактовые вьрсоды которо-световых п тен, считаетс блоком 7. го подключены к управл ющему входу фотоприемника 6 и тактовым входам блоков 7 и 8.and the calculations, the clock signals of which light spots are considered to be the unit 7. They are connected to the control input of the photodetector 6 and the clock inputs of the blocks 7 and 8.

Устройство работает следующимThe device works as follows.

етс в виде импульса, форма которого соответствует распределению интенсивности света в данном случае. Количе40It is in the form of a pulse whose shape corresponds to the distribution of the light intensity in this case. Quantity40

Периферийным световым п тнем 11 вл етс наиболее отдаленн ое последнее световое п тно от центрального светового п тна в пределах апертуры. Оно определ етс сравнением значений координат всех световых п тен в блоке 8 определени координат периферийного светового п тна. На блок 9 посту- Д5 пает информаци о количестве световых п тен m N + 1 от блока 7 и координате периферийного светового п тна от блока 8. Блок 9 осуществл ет вычисление значений j X по формулеThe peripheral light spot 11 is the most distant last light spot from the central light spot within the aperture. It is determined by comparing the coordinate values of all the light spots in block 8 of the coordinate determination of the peripheral light spot. At block 9, D5 receives information on the number of light spots m N + 1 from block 7 and the coordinate of the peripheral light spot from block 8. Block 9 calculates the values of j X using the formula

Периферийным световым п тнем 11 вл етс наиболее отдаленн ое последнее световое п тно от центрального светового п тна в пределах апертуры. Оно определ етс сравнением значений координат всех световых п тен в блок 8 определени координат периферийного светового п тна. На блок 9 посту- Д5 пает информаци о количестве световы п тен m N + 1 от блока 7 и координате периферийного светового п тн от блока 8. Блок 9 осуществл ет вычисление значений j X по формулеThe peripheral light spot 11 is the most distant last light spot from the central light spot within the aperture. It is determined by comparing the coordinate values of all the light spots in the peripheral light spot coordinate determination unit 8. At block 9, D5 receives information on the number of light spots m N + 1 from block 7 and the coordinate of the peripheral light spot from block 8. Block 9 calculates the values of j X using the formula

:образом.: way.

Ь Лазерный луч от лазера 1, пройд окно 3 ретроотражател 2, попадает на светоделительную Грань ретроотражател 5, установленного жестко на перемещающейс вдоль лазерного луча каретке 4, и делитс на два луча, один луч проходит пр мо и попадает на фотоприемник 6, другой попадает на противоположную светоделительную грань, где частично отражаетс от нее и направл етс на отражающие грани ретроотражател 2, отразившись от ретроотражател 2, луч оп ть попадает на светоделительную грань ретроотра- „ ,ловлена флуктуаци ми энергетического жател 5, где оп ть делитс на два центра светового п тна, а также по7 луча, один из которых проходит пр мо и попадает на фотоприемник 6, а .отраженный луч возвращаетс снова к ретро50B The laser beam from laser 1, having passed window 3 of retroreflector 2, hits the beam-splitting face of retroreflector 5, fixed rigidly on the carriage 4 moving along the laser beam, and divides into two beams, one beam passes straight and hits the photoreceiver 6, the other falls on the opposite beam-splitting face, where it is partially reflected from it and directed to the reflecting faces of the retroreflector 2, reflected from the retroreflector 2, the beam again hits the retroreflector beam-splitting face, caught by fluctuations of the energy chopper 5 where it is again divided into two centers of the light spot, as well as along the 7 beam, one of which passes directly and hits the photodetector 6, and the reflected beam returns again to retro 50

4Х 4X

Р Р 2 (т - 1) 2 NР Р 2 (t - 1) 2 N

При этом ошибка измерени лр обусIn this case, the measurement error

грешностью позиционно-чувствительно- го фотоприемника и уменьшаетс в 2 N раз.by the error of the position-sensitive photodetector and decreases by 2 N times.

отражателю 2. Такое распространение пуча происходит в пределах апертуры the reflector 2. Such a propagation of the beam occurs within the aperture

лен 5 на величину ;3 X происходит сме- щение световых п тен. Центральное flax 5 by the value of; 3 X a shift of light spots occurs. Central

ретроотражател 2 и 5,retro reflector 2 and 5,

Количество световых п тен на фотоприемнике 6 соответствует количеству переотражений.The number of light spots on the photodetector 6 corresponds to the number of multiple reflections.

При поперечном смещении каретки 4 с установленным на ней ретроотражателен 5 на величину ;3 X происходит сме- щение световых п тен. Центральное With the transverse displacement of the carriage 4 with retroreflective 5 installed on it by the value; 3 X, the light spots shift. Central

световое п тно 10, полученное от пр мо прошедшего луча лазера, будет совпадать с центром фотоприемника 6, the light spot 10 received from the directly transmitted laser beam will coincide with the center of the photodetector 6,

первое переотраженное световое п т- но, полученное в результате первого переотражени , будет отсто ть на фо- топриемнике на рассто нии 2 ЛХ от центрального светового п тна, второе переотраженное световое п тно будет отсто ть от центрального светового п тна на рассто нии 4 Х и т.д. Цо- следнее световое п тно, полученное после N-ro переотражени , будет от- сто ть на рассто нии 2 NJX от цент- рального светового п тна, где N - число переотражений. Фотоприемник 6 осуществл ет считывание оптического изображени путем развертки его по времени по сигналу от блока 9. При этом каждое световое п тно отобража- the first re-reflected light beam, obtained as a result of the first light reflection, will be located on the photo receiver at a distance of 2 LH from the central light spot, the second re-reflected light spot will be located at a distance of 4 X etc. The last light spot, obtained after the N-ro reflection, will be at a distance of 2 NJX from the central light spot, where N is the number of red reflections. The photodetector 6 reads the optical image by sweeping it in time according to the signal from block 9. Each light spot is displayed

етс в виде импульса, форма которого соответствует распределению интенсивности света в данном случае. Количесветовых п тен, считаетс блоком 7. It is in the form of a pulse whose shape corresponds to the distribution of the light intensity in this case. A number of fine spots is considered block 7.

Периферийным световым п тнем 11 вл етс наиболее отдаленн ое последнее световое п тно от центрального светового п тна в пределах апертуры. Оно определ етс сравнением значений координат всех световых п тен в блоке 8 определени координат периферийного светового п тна. На блок 9 посту- пает информаци о количестве световых п тен m N + 1 от блока 7 и координате периферийного светового п тна от блока 8. Блок 9 осуществл ет вычисление значений j X по формулеThe peripheral light spot 11 is the most distant last light spot from the central light spot within the aperture. It is determined by comparing the coordinate values of all the light spots in block 8 of the coordinate determination of the peripheral light spot. Block 9 receives information about the number of light spots m N + 1 from block 7 and the coordinate of the peripheral light spot from block 8. Block 9 calculates the values of j X using the formula

, ловлена флуктуаци ми энергетического центра светового п тна, а также по7 флуктуаци ми энергет светового п тна, а та , was determined by fluctuations of the energy center of the light spot, as well as by 7 fluctuations of the energy of the light spot, and

4Х 4X

Р Р 2 (т - 1) 2 NР Р 2 (t - 1) 2 N

лена флуктуаци ми энергетического тра светового п тна, а также по7 fluctuations of the energy trajectory of the light spot, as well as

При этом ошибка измерени лр обусловлена флуктуаци ми энергетического центра светового п тна, а также по7 In this case, the error in the measurement of lr is caused by fluctuations of the energy center of the light spot, as well as by

314А 314А

Кроме того, блок 9 управл ет работой блоков 7 и 8.In addition, unit 9 controls the operation of units 7 and 8.

Claims

Formula isobteni

b

A device for measuring the deviation from the linearity, containing a laser, two retroreflectors optically coupled to the laser, the first of which is mounted stationary, the top of the laser, the measuring carriage, on which the second retroreflector is mounted, counter to the first retroreflector, photoreceiver, optically An electronic circuit, incorporated with a ret-15 rotor, characterized in that, in order to improve accuracy, the first retro-reflector is made with a transparent window at the top and is mounted so that 20 the optical axis of the laser passes through rez its top, verge of the second re03, - 4

the rotors are translucent, the photodetector is panoramic, and the electronic circuit is made as a unit for determining the coordinate of the peripheral light spot, the unit for determining the number of light spots and the control and computing unit, with the inputs of the units for determining the number of light spots and determining the coordinate of the peripheral spot connected to the outputs of photodetectors, the outputs of the block determining the number of light spots and determining the coordinates of the peripheral spot are connected to the computing inputs of the control unit and calculating audio, and outputs the clock control unit and calculating a clock input connected to the determining unit number of light spots and determine the coordinates of the peripheral spot and to the control input of the photodetector.