SU1599653A1

SU1599653A1 - Фотоэлектрическа геодезическа рейка

Info

Publication number: SU1599653A1
Application number: SU884435385A
Authority: SU
Inventors: Виктор Васильевич Тарасов; Александр Арсенович Аджян; Алексей Павлович Шистко; Сергей Николаевич Егоров; Дмитрий Борисович Гавриленко; Василий Ефимович Бублик; Александр Александрович Пасальский
Original assignee: Московский Институт Инженеров Геодезии,Аэрофотосъемки И Картографии
Priority date: 1988-06-03
Filing date: 1988-06-03
Publication date: 1990-10-15

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано при контроле и монтаже высокоточного технологического оборудовани . Целью изобретени вл етс повышение точности измерений за счет прив зки к 1-му моменту от энергетического распределени лазерного пучка. Устройство содержит линейку 1 с нанесенными штрихами, каретку 3 с фотодиодной линейкой 4, счетный блок 5 виде источника и приемника излучени , блок обработки информации 6, индикатор 7 и двигатель. При этом блок обработки информации 6 включает в себ два блока преобразователей ток-напр жение 9 и 9¹, длва блока масштабирующих резисторов 10 и 10¹, номиналы которых пропорциональны координатам положени соответствующих чеей фотодиодной линейки, сумматор 11, синхронный детектор 12, нуль-компаратор 13 и одновибратор 14. Одна половина чеек фотодиодной линейки 4 соединена с входом первого блока преобразователей 9, а втора - с входом второго блока преобразователей 9¹, выходы которых соответственно соединены с входами первого и второго блоков масштабирующих резисторов. 4 ил.

Description

Энергетический

/7рО1ри/ГЁI

15

16

17

18

20

Изобретение относитс к измерительной тохнике и может быть использовано, например , при контроле, устаноЕ1ке и монтаже высокото чного технологического оборудова- fiMH, при проведении высокоточных створных измерений и нивелировани .

Целью изобретени вл етс повышение точности измерений,за счет реализации прив зки к лазерному пучку путем определени 1-го момента от энергетического распределени пучка.

На фиг. 1 представлена принципиальпа . схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - принципиальна электронна схема устройства обработки информации; на фиг. 3 - схема проЕ№дени высокоточного нивелировани с помощью предлагаемого устройства; на фиг. 4 - принципиальна схема блоков преобразователей ток--напр жение и маг- пггабируюпхих резисторов.

Фотоэлектрическа геодезическа рейка содержит (фиг. 1) линейку 1, например стекл нную, с нанесенными штрихами, на- нравл ющие 2, каретку 3, установленную с возможностью перемещени по направл ющим , на которых установлена фотодиодна .пин(М1ка 4, счетный блок 5. блок обра- Гкггки информации 6, индикатор 7 и те.ль 8, кинематически св зан-ный с иаправ- л юпшми. --,

Блок обработки информации (фиг. 2) содержит два блока преобразователей ток-напр жение . 9 и 9, два блока масштабирующих резисторов И) и 10, сумматор 11, синхронный детектор 12, нуль-компаратор 13, одновибратор .14, б,:1ок определени направлени движени каретки 15, реверсивный счетчик 16, фиксатор состо ни счетчика 17 и дешифратор 18. На фиг. 2 представлены: фотодиодна линейка 19, индикатор 20 и счетный блок 21.

Фотоэлектрическа геодезическа рейка работает следующим образом.

Световой поток от лазерной коллими- рующей системы, задающей референтное на- правление, относительно которого производ тс измерени , распростран етс вдоль контролируемой трассы (фиг, 3). Дл реализации высокоточной прив зки к лазерному пупку необходимо, чтобы фотоприемный блок регисгрировал рассто ние L от опорной точки А до координаты 1-го момента от энергетического распределени лазерного пучка, задающего референтное направление. Существует физическа реализаци лазерного пучка в виде пр мой линии, основанна на определении и прив зке к 1-му моменту от энергетического распределени освещенности в световом п тне

(x)

где /U( х)

|U(x)| dx

Т(х) - распределение осве- uieiniocTH в сечении л.а- зерного

0

X - координата в этом сечении ,

Х| - координата 1-го момента энергетического профил .

Геометрическое место точек этой характеристики светового пучка представл ет собой абстрактный световой луч, распростран ющийс по законам геометрической оптики. При .этом при отсутствии вли ни атмосферы перераспределение энергии в п тне не вли ет на координату 1-го момента энергетического профил в пучке лазера,

В фотоэлектрической геодезической рейке этот riponecc осуществл етс следующим

образом.

Перемепла сь вдоль линейки с нанесенными через 0,05 мм 1мтрихами по направл ющим , каретка с фотодиодной линейкой входит в зону, освещенную лазерным пучком. Следует отметить, что с целью улучще:ни помехозащищенности устройства используетс модули.рованное лазерное излучение, с последующим синхронным детектированием сигнала. Фотодиодпа линейка 19, содержаща 2п элементов, разделена на две части, относительно середины, вл ющейс нача J lOM системы координат XY (фиг, 2), Сигналы от чеек каждой из половин фотодиодной линейки, пропорциональные световому потоку , попа.дающему на соответствующий элемент линейки, поступают на блоки преобразователей ток-напр жение 9 и 9, на вы,- ходах которых формируютс сигналы, амплитуды которых пропорциональны освещенности на соответствующей чейке фотодиодной лине йки. Затем сигналы поступают на блоки масштабирующих резисторов, которые использованы дл осуществлени прив зки каждой из чеек к выбранной системе координат . Выходные сигналы с блоков 10 и 10 соответственно описываютс выражени ми

К2 21,-(х)х, . 1

(X)X,, .

0

5

где , - освещенность i-й чейки блока масштабирующих резисторов, пропорциональна величине масштабирующего сопротивлени ; X, - координата чейки в системе координат XY.

Принципиальна схема блоков 9,9 и 10,10 представлена на фиг, 4, Блок преобразователей ток-напр жение состоит пз п одинаковых каналов, каждый из которых представл ет собой усилитель с обратной св зью, а блок масштабирующих резисторов представл ет собой матрицу резисторов, номиналы которых , пропорциональны номеру чейки от начала системы координат XY.,R, iRo, где1 1,2 ...п. Причем числеи.ное зна- чение сопротивлени R; пропорционально величине х,-. Выходы резисторов объединены и поступают на вход сумматора, В копкретном случае coBcpuieHno не об зательно вычисл ть текущую координату 1 -го момента от энергетического распределени в п тне лазе ра, а достаточно лн(нь определить положение фотодиодной линейки относительно рейки, при котором координата 1-го момента совпа- дает с центром линейки, при этом сигналы Кз и Кз станов тс равными, а их разность К К2-К2 становитс равной 0. Сигналы с блоков 10 и 10 поступают соответственно на инверсный и пр мой входы сумматора II, с помощью которого выполн етс операци вычитани входных сигналов К К2-К2. Далее разностный сигнал поступает на синхронный детектор 12, который пр едназна- чен дл увеличени помехозапхищенности устройства и повыи ени надежности результатов измерений . Продетектированный сигнал поступает на нуль-компаратор 13, состо ние выхода которого измен етс при про- хождении входного сигнал через О, что со- ответствует совпадению координаты 1-го момента с-центром фотодиодной линейки. Импульс с выхода иуль-кпмпаратора поступает на одновибратор 14, формирующий импульс посто нной длительности, котор ый, воздейству на вход разрешени записи фик- сатора состо ни счетчика, .- .anpeiriaeT запись, Счетный блок 21 представл ет собой расположенные под углом друг к другу источник и приемник излучени . Модулированное излучение источника излучени формируетс в узкий световой пучок и направл етс на лп- нейку с зеркальными штрихами, нанесенными с шагом 0,05 мм (или непрозрачными, если счетна -система работает на просвет). При попадании пучка на мерный зеркальный штрих световой поток отражаетс и попадает на фоточувствительный слой приемника излучени , на выходе которого (Ь.рми- руетс сигнал. При попадании светового пучка между мерными штрихами сигнал на кы- ходе приемника излучени отсутствует. Таким образом, при переме1не11ии каретки со счетным устройством на выходе приемника излучени возникает последона гелык),:ть счетных импульсов, число которы:; равно количеству пройденных (итрихов и пронорпио- нально рассто нию от опорной точки до центра фотодиодной линейки. Счет.ные н.м пульсы, вл ющиес входным сигн .мом блока обработки информации, поступают на вход блока определени nanpafi.nenii.i двже- ни каретки, .передающего счетные импульсы на вход пр мого или обратного счета реверсивного счетчика 16, вы.чоды когорогп

6

подключены к входам фиксатора состо ни счетчика 17, который фиксирует состо нне

. счетчика на момент совпадени координаты 1-го момента энергетического профил с цент .ъ ром фотодиодной линейки. Далее сигналы поступают на дешифратор 18, выходна 1ни- на которого вл етс выходом блока об- раГютки информации. Состо ние счет.чика в дес тичном виде отображаетс на индика- j,-j торе 20. Значение отображенной информации соответствует рассто нию L от точки А д.о координаты 1-го .ента лазерного пучка (фиг. З).

Claims

15Формула изобретени

Фотоэлектрическа геодезическа рейка, содержаща Н1тангу, фотоприемный блок, выполненный с возможностью перемещени по высоте, датчик положени фотоприемно- 20 го блока, двигатель и блок обработки информации, соединенный с индикатором, отличающа с тем, что, с целью повышени точности измерений, фотоприемный блок выполнен в виде фотодиодной линейки с карет- 21 кой, блок обработки информации выполнен в виде двух блоков преобразователей ток- напр жение, двух блоков мас1нтабирую|цих резисторов, последовательно соединенных сумматора, синхронного детектора, нуль-компаратора и одновибратора и последователь- 3Q но соединенных блока определени направлени движени фотодиодной , реверсивного счетчика, фиксатора состо ни счетчика и дeнJифpaтop l, датчик положени жестко скреплен с фото.и-одной линейкой и выполнен в виде HCK.i MiitKa и приемни- -.с ка излучени , выход ко М)р()Г( соединен с входом-блока определе.им напп.-ичлени движени фотодиодной линейки. од)1а половина чеек фотодиодной лииейк н относи-гельно ее середины соединена, с соответствующим входом первого блока прес.нТрлзователей 0 ток- -напр жение, выходы первого и второго блоков преобразователей соедпиены с соответствующим входом nepijoro и второго блоков масштабирующих ре:и-ггор(.в, номиналы которых равны произведению помора чейки . па величину номинала мисштиПпрующего резистора первой чейки, первого и второго блоков масцггабирум-.щи.х резисторов соединены соответственно г прим.мм и инверсным входом сумматорл. /; вход одно- вибратора соединен с BXO. :,:-.;р,-ц)ени записи фиксатора состоит;-;; ,-v;;:4;i.

zffi

Z-Hm.

//

Фиё. 1

-7-7///

Фиг:3