триангуляционный способ измерения отклонения объекта

Формула изобретения

Триангуляционный способ измерений отклонения объекта, заключающийся в том, что освещают исследуемую точку объекта узким световым пучком, фокусируют рассеянный объектом пучок в плоскость экрана и определяют величину отклонения по смещению центра изображения точки с учетом средневзвешенного значения координаты пятна, отличающийся тем, что рассеянный свет наблюдают по разным направлениям, а величину отклонения определяют по изменению расстояния между центрами изображений, полученных в результате этого наблюдения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, оптической промышленности при разработке систем неразрушающего контроля отклонений объектов.

Наиболее близким техническим решением является триангуляционный способ измерений отклонений объекта, заключающийся в том, что освещают исследуемую точку объекта узким световым пучком, пропускают рассеянный объектом пучок в плоскость экрана и определяют величину отклонения по смещению центра изображения точки с учетом средневзвешенного значения координаты пятна.

Недостатком известного устройства является невысокая точность определения внешних смещений центра полученного изображения вследствие того, что помимо его смещения, связанного с отклонением исследуемой точки объекта, происходит еще дополнительное случайное смещение, связанное с изменением формы самого освещенного пятна (например, вследствие перепада рельефа или попадания в область пятна мельчайших песчинок, капель масла и пр.).

Целью изобретения является повышение точности измерений отклонений объекта.

На фиг. 1 представлено изображение, наблюдаемое в плоскости экрана при проведении измерений по предлагаемому способу; на фиг. 2 схема экспериментальной установки; на фиг. 3 принципиальная оптическая схема.

На фиг. 1 использованы следующие обозначения: 2_x1" расстояние между центрами изображений A₁ и A₂, полученными до отклонения объекта; 2_x1 расстояние между центрами изображений A₁" и A₂" после отклонения объекта. Искомое отклонение исследуемой точки определяют, исходя из величины x₁"-x₁ и геометрических параметров установки.

Измерительная система, реализующая способ (фиг. 2), состоит из лазера 1 (ЛГ-52-1), оптической системы 2 фокусировки луча (использование этой оптической системы не обязательно), объекта 3 исследования (3" и 3"" до и после отклонения), поворотных зеркал 4 или других оптических элементов для совмещения двух изображений исследуемого объекта в плоскости экрана одной оптической системы (использование одной оптической системы для наблюдения удобно, но не обязательно), оптической системы 5 наблюдения и плоскости экрана 6.

Способ измерения заключается в следующем.

Настраивают оптическую систему таким образом, что на экране 6 получают два изображения исходной точки. Точная формулировка оптической системы не требуется. Необходимо лишь получить оба изображения в поле зрения объектива. Некоторая размытость изображения будет только способствовать более точному определению его весового центра. Затем определяют расстояние между центрами полученных изображений. Эта величина и есть 2x₁". Затем производят отклонение объекта. Вновь измеряют расстояние между полученными изображениями 2x₁. Таким образом в ходе процесса определяют лишь два параметра x₁ и x₁".

Искомой величиной отклонения является расстояние вдоль оптической оси между точками В и В", соответствующими двум положениям объекта до и после нагрузки. На фиг. 3 отсутствуют поворотные зеркала 4. Это объясняется тем, что важно не собственное наличие зеркал, а то, что они формируют мнимые изображения точек В и В". Этими мнимыми изображениями являются точки В, В₂, В₁" и В₂".

Средневзвешенное значение координаты каждого пятна определяют по формуле, и оно равняется (r₁ + r₂)/2 для левого пятна и (r₃ + r₄)/2 для правого соответственно. Отклонение объекта определяется расстоянием между центрами полученных изображений, равным

M= M(r₄-r₂)