SU1446463A1

SU1446463A1 - Устройство контрол пространственного положени объекта

Info

Publication number: SU1446463A1
Application number: SU874271156A
Authority: SU
Inventors: Олег Евгеньевич Бондарь; Виктор Иванович Лахно; Валентин Иванович Зворский; Вячеслав Васильевич Сибилев
Original assignee: Харьковский авиационный институт им.Н.Е.Жуковского
Priority date: 1987-06-29
Filing date: 1987-06-29
Publication date: 1988-12-23

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 с

Description

О 00

«Mf

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано при измерении пространственного положени объекта в авиационной промыш- ленности, в машиностроении и робототехнике .

Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей путем измерени нар ду с линейными nepe мещени ми также и угла скручивани объекта.

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.

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.

Зеркало 3 расположено под углом t к оси излучеии источника 1 и оптически св зывает его с фотоприемником 5.

Зеркала 3 вращаетс приводом 4 с посто нной угловой скоростью. Диаметр пучка излучени много меньше высоты площадок фотоприемника.

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.

На фиг. 2 обозначены:

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;

, 0 - угол i ABC;

R - рассто ние от центра зеркала

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 }

- длительность импульса фотопри- приемника при пересечении элемента ABC лазерным лучом в точках Г - 2 .

На фиг. 3 обозначены ±т угловой разворот объекта (угол сканировани ) относительно оси устройства.

Устройство работает следующим образом .

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.

Формирование сигнала на выходе фотоприемника 5 зависит от расположени фотЬприемника относительно плоскости сканировани .

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.

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.

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-

место соотношение

длительности сигнала, формирующегос с крайних треугольных площадок фотоприемника 5, при развороте на угол

+V имеет место соотношение между длительност ми первого и третьего импульсов с фотоприемника, когда fl,

При развороте на угол -v имеет 57з

остаетс неизтельность импульса менной.

.Величину перемещени лЬ вычисл ют по формуле

dh hj k

i

- ti

-г.

k - константа, 1«епца размерность длины, определ ема через параметры и геометрию измерительной схемы (k 20

- а/2 tg ).

и

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,

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 т

раметрами измерительной схемы следующими соотношени ми:

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 профи

.

uVR

Ъ

ыК

При угловом развороте объекта вокруг оси устройства (ось источника излучени ) происходит изменение

В исходном положении угол ) О,

J ж

при этом 1 Формула

3- изобретени

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 которых

моугольного со сторонами, равнм и соответственно основанию треугольной пло- цадки и ее высоте, вычислительный блок, электрически соединенный с фотоприемником , блок индикации, о т

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 .

Claims

Формула изобретения

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.

в .8 ж ^Λ А*' ♦ ПапрвЛиме ?Аг з -. / Δί-ϋ 4' /7 uoHupelaMr - mJ L· / А __ С 3 9 А' П«Г1 Ъ' 1 к & . Г/ . ч

Л*/ ^r‘^si*