[go: up one dir, main page]

SU1446463A1 - Apparatus for monitoring spatial position of an object - Google Patents

Apparatus for monitoring spatial position of an object Download PDF

Info

Publication number
SU1446463A1
SU1446463A1 SU874271156A SU4271156A SU1446463A1 SU 1446463 A1 SU1446463 A1 SU 1446463A1 SU 874271156 A SU874271156 A SU 874271156A SU 4271156 A SU4271156 A SU 4271156A SU 1446463 A1 SU1446463 A1 SU 1446463A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
photodetector
mirror
radiation
triangular
spatial position
Prior art date
Application number
SU874271156A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Евгеньевич Бондарь
Виктор Иванович Лахно
Валентин Иванович Зворский
Вячеслав Васильевич Сибилев
Original Assignee
Харьковский авиационный институт им.Н.Е.Жуковского
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 Харьковский авиационный институт им.Н.Е.Жуковского filed Critical Харьковский авиационный институт им.Н.Е.Жуковского
Priority to SU874271156A priority Critical patent/SU1446463A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1446463A1 publication Critical patent/SU1446463A1/en

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение позвол ет контролировать пространственное положение объекта . Цель изобретени  расширение функциональных возможностей путем измерени  также угла скручивани . Направл ют излучение источника 1 на зеркало 3, вращаемое с посто нной угловой скоростью приводом 4. Отраженный от зеркала 3 пучок излучени , развертываемой им в горизонтальной плоскости , последовательно пересекает три светочувствительные площадки фотоприемника 5, центральна  из которых имеет пр моугольную , две другие , с1В4метрично расположенные относительно нее, - треугольную . В вычислительном блоке 6 определ ют длительность сигнала прохождени  развертываемого излучени  последовательно через все три площадки фотоприемника. По отношению длительности со всех трех площадок фотоприемника определ ют линейное перемещение объекта-в плоскости, перпендикул рной плоскости сканировани , и угловой разворот объекта вокруг оси источника излучени  (угол скручивани ). Результаты вычислени  вьшод т на блок индикации 7. 3 нп. (О сThe invention allows to control the spatial position of the object. The purpose of the invention is the extension of functionality by measuring also the twist angle. The radiation of the source 1 to the mirror 3 is rotated at a constant angular velocity by the drive 4. The radiation beam reflected from the mirror 3, developed by it in the horizontal plane, successively crosses three photosensitive areas of the photoreceiver 5, the central of which is rectangular, two others, c1B4metrical located relative to it is triangular. In computing unit 6, the duration of the signal for the propagation of the developable radiation is determined sequentially through all three areas of the photodetector. The ratio of the duration from all three photodetector sites determines the linear movement of the object in the plane perpendicular to the scanning plane and the angular rotation of the object around the axis of the radiation source (twist angle). The results of the calculation are displayed on the display unit 7. 3 np. (Oh c

Description

О 00About 00

«Mf"Mf

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при измерении пространственного положени  объекта в авиационной промыш- ленности, в машиностроении и робототехнике .The invention relates to a measurement technique and can be used in measuring the spatial position of an object in the aviation industry, in mechanical engineering and robotics.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей путем измерени  нар ду с линейными nepe мещени ми также и угла скручивани  объекта.The aim of the invention is to enhance the functionality by measuring, in addition to linear nepe spaces, also the twist angle of the object.

На фиг.1 приведена принципиальна  схема устройства; на фиг. 2 - геометрческа  схема трехэлементного фотоприемника и эпюры тока фотоприемника при различных взаимных положени х плоскости сканировани  и фотоприемника; на фиг. 3 - геометрическа  схема трехэлементного фотоприемника при раз- личных углах разворота фотоприемника относительно плоскости сканировани  вокруг оси, перпендикул рной плоскости фотоприемника.Figure 1 is a schematic diagram of the device; in fig. 2 shows a geometrical scheme of a three-element photodetector and a photodetector current plot at different relative positions of the scanning plane and the photodetector; in fig. 3 is a geometrical scheme of a three-element photodetector at different angles of rotation of the photodetector relative to the scanning plane around an axis perpendicular to the plane of the photodetector.

Устройство содержит источник 1 излучени , например лазер, коллима- тОр 2, зеркало 3, привод 4 вращени  зеркала, фотоприемншс 5, выполиен- ный из трех чувствительных площадок, две из которых треугольного профил  а одна из них - пр моугольного, ры- числительный блок 6 и блок 7 индикации.The device contains a radiation source 1, for example a laser, a collimator 2, a mirror 3, a mirror rotation actuator 4, a photoreceiver 5, made of three sensitive areas, two of which have a triangular profile and one of them is a rectangular, rythm number block 6 and the display unit 7.

Зеркало 3 расположено под углом t к оси излучеии  источника 1 и оптически св зывает его с фотоприемником 5. Mirror 3 is located at an angle t to the radiation axis of the source 1 and optically links it to the photodetector 5.

Зеркала 3 вращаетс  приводом 4 с посто нной угловой скоростью. Диаметр пучка излучени  много меньше высоты площадок фотоприемника.The mirrors 3 are rotated by the actuator 4 at a constant angular velocity. The diameter of the radiation beam is much less than the height of the photodetector sites.

Фотоприемник 5 (фиг. 2) состоит из трех плоских фигур ABC, и DEFG и А В С. ЛАВС и ЛА В С - равные равнобедренные треугольники, DEFG - пр моугольник. При этом вьлолн етс  условие: АС А С DG а, высота треугольников и ABC и ДА В С равны DE, основаии  указанных треугольников и сторона DG пр моугольника DEFG лежат на одной пр мой; треугольники ABC и А В С расположе- ны по обе стороны пр моугольника DEFG симметрично относительно оси, проход щей через середины его сторон EF и DG.The photodetector 5 (Fig. 2) consists of three plane figures ABC, and DEFG and AB C. LAVS and LA B C are equal isosceles triangles, DEFG is a rectangle. The following condition is fulfilled: AC A C DG a, the height of the triangles and ABC and YES B are equal to DE, the bases of the indicated triangles and the side DG of the rectangle DEFG lie on the same straight line; the triangles ABC and AB are located on both sides of the DEFG rectangle symmetrically with respect to the axis passing through the midpoints of its sides EF and DG.

На фиг. 2 обозначены:FIG. 2 marked:

В - отрезок между точками 1 и 2; В - отрезок между точками 1 и 2 h, - высота треугольника- 1 В 2; hj - высота треугольника 1 В 2;B - the segment between points 1 and 2; B - the segment between points 1 and 2 h, - the height of the triangle - 1 В 2; hj is the height of the triangle 1 В 2;

, 0 - угол i ABC;, 0 - angle i ABC;

R - рассто ние от центра зеркалаR is the distance from the center of the mirror

до плоскости фотоприемника; U} - углова  скорость вращени  зеркала; V - линейна  скорость движени  луч .а по фотоприемнику, 4h h-i-hi - перемещение фотоприемника относительно плоскости сканировани }to the photodetector plane; U} is the angular velocity of rotation of the mirror; V is the linear speed of the beam. On the photodetector, 4h h-i-hi is the movement of the photodetector relative to the scanning plane}

- длительность импульса фотопри- приемника при пересечении элемента ABC лазерным лучом в точках Г - 2 . - the pulse duration of the photodetector at the intersection of the ABC element by the laser beam at the points G - 2.

На фиг. 3 обозначены ±т угловой разворот объекта (угол сканировани ) относительно оси устройства.FIG. 3 denotes ± t the angular rotation of the object (scan angle) relative to the axis of the device.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Луч света, генерируемый лазером 1 проходит через коллиматор 2, попадает на вращающеес  зеркало 3 и разворачиваетс  им в плоскости со скоростью п об/мин. При своем движении по поверхности объекта, пространствен - ное положение которого контролируетс , луч лазера последовательно пересекает элементы фотоприёмника 5, установленного на объекте. Электрический сигнал с фотоприемника 5 поступает на вход вычислительного блока 6, в котором происходит сравнение временных интервалов, а информаци  в пространственном положении объекта , содержаща с  в длительности сигналов с элементов фотоприемника (фиг.2), рбрабатьтаетс  и поступает в блок 7 индикации.The beam of light generated by laser 1 passes through collimator 2, hits the rotating mirror 3 and turns it in the plane at a speed of n r / min. As it moves along the surface of an object, the spatial position of which is monitored, the laser beam successively intersects the elements of the photodetector 5 installed on the object. The electrical signal from the photodetector 5 is fed to the input of the computing unit 6, in which the time intervals are compared, and the information in the spatial position of the object, contained in the duration of the signals from the elements of the photoreceiver (Fig. 2), is drawn into the display unit 7.

Формирование сигнала на выходе фотоприемника 5 зависит от расположени  фотЬприемника относительно плоскости сканировани .The formation of the signal at the output of the photodetector 5 depends on the location of the photoreceiver relative to the scanning plane.

Лазерный луч перемещают по фотоприемнику , в результате чего он последовательно пересекает его площадки ABC, DEFG, А В С соответственно в точках 1-2, 3-4, 5-6 (фиг. 2а). На выходе фотоприемника 5 формируетс  сигнал, показанный на фиг. 25.The laser beam is moved along the photodetector, as a result of which it successively crosses its platforms ABC, DEFG, A B C, respectively, at points 1-2, 3-4, 5-6 (Fig. 2a). At the output of the photodetector 5, the signal shown in FIG. 25

При перемещении контролируемого объекта в плоскости, перпендикул рной плоскости сканировани  излучени  источника 1, площадки фотоприемника 5 перемещаютс  на одинаковые рассто ни . Это приводит к тому, что ла- зерньй луч пересекает теперь площадки фотоприемника 5 в точках 1 -2 , 3-4, 5-6. На выходе фотоприемника 5 по вл етс  сигнал, представленный на фиг. 2в. When the monitored object is moved in a plane perpendicular to the radiation scanning plane of the source 1, the areas of the photodetector 5 are moved by equal distances. This leads to the fact that the laser beam now crosses the areas of the photodetector 5 at points 1 -2, 3-4, 5-6. At the output of the photodetector 5, the signal shown in FIG. 2c.

Сопоставл   эпюры токов на фиг. 26 и 2в, видим, что перемещение фотоприемника на рассто ние 4h относительно плоскости сканировани  излучени  (фиг. 2а) приводит к изменению длительности импульсов 1, и на выходе фотоприемника 5. При этом дли- He compared the diagrams of currents in FIG. 26 and 2c, we see that moving the photodetector to a distance of 4h with respect to the radiation scanning plane (Fig. 2a) leads to a change in the duration of the pulses 1, and at the output of the photodetector 5. At the same time

место соотношениеplace ratio

длительности сигнала, формирующегос  с крайних треугольных площадок фотоприемника 5, при развороте на уголthe duration of the signal, forming from the extreme triangular areas of the photodetector 5, when turning at an angle

+V имеет место соотношение между длительност ми первого и третьего импульсов с фотоприемника, когда fl, + V there is a relationship between the duration of the first and third pulses from the photodetector when fl,

При развороте на угол -v имеет 57зWhen turning at an angle -v has 57z

остаетс  неизтельность импульса менной.the non-continuity of the pulse remains.

.Величину перемещени  лЬ вычисл ют по формулеThe magnitude of the displacement is calculated by the formula

dh hj kdh hj k

i i

- ti- ti

-г.-g.

k - константа, 1«епца  размерность длины, определ ема  через параметры и геометрию измерительной схемы (k 20k is a constant, 1 of the dimension of length, determined by the parameters and geometry of the measuring circuit (k 20

- а/2 tg ).- a / 2 tg).

иand

1длительности импульсов с фотоприемника 5 при пересечеНИИ лазерню лучом его эле- 25 треугольного профил , а друга  - пр ментов ABC и DEFG соответственно в точках 1-2, 3-А. Длительность импульсов фотоприемника при пересечении площадок ABC,1 pulses from the photodetector 5 when the laser crosses the laser beam with its element of a triangular profile, and a friend with the ABC and DEFG lines, respectively, at points 1-2, 3-A. The duration of the photodetector pulses at the intersection of ABC sites,

моугольного со сторонами, равнм и соответственно основанию треугольной пло цадки и ее высоте, вычислительный блок электрически соединенный с фотоприемDEFG в точках 1-2, 3-4 св заны с па- ЗО ником,   блок индикации, о тWith the sides equal and, respectively, the base of the triangular plane and its height, the computing unit is electrically connected to the DEFG photoreceiver at points 1-2, 3-4 and connected to the pa-nick, the display unit, about

раметрами измерительной схемы следующими соотношени ми:Measuring circuitry with the following relations:

ю щ е е с   тем, что, с цель рени  функциональных возможно тем измерени  нар ду с линейн мещени ми также и угла скручива екта, оно снабжено второй чув ной площадкой треугольного пр аналогичной первой и размещен топриемнике симметрично относ площадки пр моугольного профиIt is possible that, for the purpose of functional rhenium, it is possible to measure, along with linear dimensions, also the twist angle, it is equipped with a second sensory platform of a triangular ave similar to the first one and is placed in the receiver, symmetrically with respect to the area of the rectangular pro

..

uVRuVR

Ъ B

ыКyk

При угловом развороте объекта вокруг оси устройства (ось источника излучени ) происходит изменениеWhen the angular rotation of the object around the axis of the device (the axis of the radiation source), a change occurs

В исходном положении угол ) О,In the initial position, the angle) Oh,

J жJ Well

при этом 1 Формулаat the same time 1 Formula

3- изобретени  3 inventions

Устройство контрол  пространственного положени  объекта, содержащее последовательно расположенные источник излучени , коллиматор, зеркало , привод, на валу которого установлено эеркало под острьм углом к его оси, фотоприемник, предназначенный дл  размещени  его на контролируемом объекте и нмеющий две разнесенные чзпвст- вительные площадки, одна из которыхA device for monitoring the spatial position of an object, containing successively located radiation sources, a collimator, a mirror, an actuator, on the shaft of which an erekalo is installed at an acute angle to its axis, a photodetector designed to be placed on the object to be monitored and accommodating two spaced areas; which

моугольного со сторонами, равнм и соответственно основанию треугольной пло- цадки и ее высоте, вычислительный блок, электрически соединенный с фотоприемником ,   блок индикации, о т, with the sides equal to and respectively the base of the triangular plane and its height, the computing unit electrically connected to the photodetector, the display unit,

л и ч аю щ е е с   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем измерени  нар ду с линейньми пер- мещени ми также и угла скручивани  объекта , оно снабжено второй чувствительной площадкой треугольного профил , аналогичной первой и размещенной в фотоприемнике симметрично относительно площадки пр моугольного профил .This is due to the fact that, in order to expand the functionality by measuring, along with the linear movements, also the twist angle of the object, it is equipped with a second sensitive platform of a triangular profile similar to the first and placed in the photodetector symmetrically with respect to the site rectangular profile.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Устройство контроля пространственного положения объекта, содержащее последовательно расположенные источник излучения, коллиматор, зеркало, привод, на валу которого установлено зеркало под острьм углом к его осн, фотоприемник, предназначенный для размещения его на контролируемом объекте и имеющий две разнесенные чувствительные площадки, одна из которых треугольного профиля, а другая - прямоугольного со сторонами, равньвчи соответственно основанию треугольной площадки и ее высоте, вычислительный блок, электрически соединенный с фотоприемником, я блок индикации, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения наряду с линейными пермещениями также и угла скручивания объекта, оно снабжено второй чувствитель- . ной площадкой треугольного профиля, аналогичной первой и размещенной в фотоприемнике симметрично относительно площадки прямоугольного профиля.A device for monitoring the spatial position of an object, containing a sequentially located radiation source, a collimator, a mirror, a drive, on the shaft of which a mirror is mounted at an acute angle to its base, a photodetector, designed to be placed on a controlled object and having two spaced sensitive areas, one of which is triangular profile, and the other, rectangular with sides, equal to the base of the triangular platform and its height, computing unit, electrically connected to the photocamera iemnikom I display unit, characterized in that, in order to increase functionality by measuring along a linear permescheniyami also twist angle of the object, it is provided with a second sensitive. a triangular profile area similar to the first one and placed in the photodetector symmetrically with respect to the rectangular profile area. в in .8 ж .8 g Λ А*' ♦ Λ A * '♦ ПапрвЛиме PaprvLime ?Аг з ? Ag s -. -. / / Δί-ϋ Δί-ϋ 4' /7 4 '/ 7 uoHupelaMr uoHupelaMr - mJ - mJ L / / А A __ __ С 3 C 3 9 А' 9 A ' П«Г1 P "G1 Ъ' 1 B ' 1 к to & & . Г/ . . G /. ч  h
Л*/ rsi*L * / r ' si *
SU874271156A 1987-06-29 1987-06-29 Apparatus for monitoring spatial position of an object SU1446463A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874271156A SU1446463A1 (en) 1987-06-29 1987-06-29 Apparatus for monitoring spatial position of an object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874271156A SU1446463A1 (en) 1987-06-29 1987-06-29 Apparatus for monitoring spatial position of an object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1446463A1 true SU1446463A1 (en) 1988-12-23

Family

ID=21314375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874271156A SU1446463A1 (en) 1987-06-29 1987-06-29 Apparatus for monitoring spatial position of an object

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1446463A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5251013A (en) * 1989-03-27 1993-10-05 Danielson Glen C Vehicle straightener measuring unit, measuring apparatus reliant on reflected beam(s), and source, targets and method
CN108444396A (en) * 2018-05-18 2018-08-24 北方民族大学 The consistent formula displacement sensor of light path and its measurement method
CN108444397A (en) * 2018-05-18 2018-08-24 北方民族大学 New Displacement Transducer and its measurement method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Technocrat, 7,11, 1974, с. 33-35. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5251013A (en) * 1989-03-27 1993-10-05 Danielson Glen C Vehicle straightener measuring unit, measuring apparatus reliant on reflected beam(s), and source, targets and method
CN108444396A (en) * 2018-05-18 2018-08-24 北方民族大学 The consistent formula displacement sensor of light path and its measurement method
CN108444397A (en) * 2018-05-18 2018-08-24 北方民族大学 New Displacement Transducer and its measurement method
CN108444396B (en) * 2018-05-18 2024-02-06 北方民族大学 Light path consistent displacement sensor and measuring method thereof
CN108444397B (en) * 2018-05-18 2024-02-27 深邦智能科技集团(青岛)有限公司 Displacement sensor and measuring method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4007992A (en) Light beam shape control in optical measuring apparatus
US4862047A (en) Apparatus for guiding movement of an unmanned moving body
KR100474165B1 (en) Three-dimensional shape measuring apparatus
US3765764A (en) Coordinate measuring instrument
US20030136901A1 (en) Position determining apparatus and rotary laser apparatus used with the same
US4652121A (en) Moving body measuring instrument
US5457537A (en) Optical-electrical measuring method for determining cross-sectional dimensions
SU1446463A1 (en) Apparatus for monitoring spatial position of an object
US3997270A (en) Apparatus for measuring dimensions of travelling objects
US4875778A (en) Lead inspection system for surface-mounted circuit packages
EP0262646A2 (en) Shape measuring instrument
US3632215A (en) Apparatus for determining the position coordinates of a point relative to a reference point
JPS62269010A (en) Building accuracy measuring method for steel column using laser vertical gauge and apparatus therefor
JPS6044810A (en) Device for detecting position of spot light
JP2614446B2 (en) Distance measuring device
WO1993023764A1 (en) Gauging apparatus
JPS62287107A (en) Center position measuring instrument
JP2803980B2 (en) Trolley wire wear measurement optical system
RU2144U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE SURFACE PROFILE OF THE OBJECT
JPH0372209A (en) Rail displacement measuring device
JPH0232210A (en) System for determining object in space
RU2068091C1 (en) Method for control of displacement of movable object relative to reference direction
SU1490466A1 (en) Photoelectric bicoordinate displacement meter
SU1364864A1 (en) Device for measuring diffuse reflection surfaces
JPH06258040A (en) Laser displacement meter