ЛАЗЕРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЯ ИХ ФОРМЫ ОТ ПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ
LASER DEVICE FOR MEASUREMENT OF INSTABILITY OF SPATIAL POSITION OF OBJECTS AND DETECTION OF THEIR SHAPE DEVIATION FROM LINEARITY

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для получения мониторинговых и конкретных данных о пространственном положении различных объектов природного и искусственного происхождения, а также отклонений их поверхностей от прямолинейности.
Известно устройство для контроля отклонений положений объектов от лазерного пучка, создающее заданное опорное направление на трассе, и фотоэлектрического датчика, закрепляемого на объекте в измеряемых точках [1].
Недостатком данного устройства является отсутствие возможности одновременных измерений пространственного положения нескольких объектов, т.к. во время измерений референтный лазерный пучок перекрывается фотоэлектрическим датчиком.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является фотоэлектрическое устройство для бесконтактного измерения объектов, содержащее: лазер, оптический формирователь лазерного пучка, например, в виде телескопической системы, фотоэлектрического датчика и плоскопараллельных стеклянных пластинок, расположенных под углом 45° к референтному лазерному пучку на определенных расстояниях между собой и закрепленных совместно с фотоэлектрическим датчиком на измеряемых объектах [2].
Недостатком известного устройства является то, что при прохождении референтного лазерного пучка через плоскопараллельные стеклянные пластинки на каждой из них происходит два отражения от границы воздух - стекло - воздух, при коэффициенте отражения на каждой границе 6% (френелевское отражение), что вызывает двоение референтного лазерного пучка в одной плоскости на фотоэлектрическом датчике, что может привести к появлению дополнительных погрешностей или усложнению конструкции фотоэлектрического датчика с целью выделения одного из двух направлений референтного лазерного пучка.
Для повышения качества плоскостей плоскопараллельные стеклянные пластинки необходимо выбирать из пластинок большой толщины, составляющей не менее 0,1 от максимального размера плоскопараллельной стеклянной пластинки, что приводит к удорожанию и усложнению конструкции, т.к. пластины увеличивают общий вес устройства и усложняют его конструкцию. В связи с этим применение устройства в полевых условиях нерационально.
Целью изобретения является упрощение конструкции устройства и повышение точности измерений.
Поставленная цель достигается тем, что вместо отражающего оптического элемента в виде плоскопараллельной стеклянной пластинки в устройстве используется пластмассовая пленка, толщина которой может колебаться в пределах от 0,05 мм до 0,125 мм, натяжение которой осуществляется с помощью двух валиков цилиндрической формы, снабженных цанговыми зажимами.
Первый из указанных пределов определяется исходя из требуемой минимальной толщины серийно выпускаемой пленки с необходимой прочностью.
Второй - исходя из допустимой величины двоения референтного лазерного пучка. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена принципиальная схема лазерного устройства для измерения нестабильности пространственного положения объектов и определения их формы от прямолинейности. На фиг.1 показан вид с боку, на фиг.2 - вид сверху.
На чертеже представлена принципиальная схема устройства, содержащая лазер 1, оптический формирователь лазерного пучка 2, пластмассовую пленку 3 толщиной от 0,05 мм до 0,125 мм, валики цилиндрической формы 4, координатно-чувствительный приемник 5 (выполненный, например, в виде фотодиодной матрицы и блоков обработки измерительной информации 6). Валики 4 установлены в цанговые зажимы 7, состоящие из раздельных втулок и регулируемых хомутов. На выходе, после полупрозрачной пластмассовой пленки 3, показаны - лазерный референтный пучок 8 и опорное направление 9. Пластмассовая пленка 3 и валики 4 объединены в кассету 10.
Устройство работает следующим образом. Лазер 1 и оптический формирователь лазерного пучка 2 образуют лазерный референтный пучок 8 и опорное направление 9. После оптического формирователя лазерного пучка 2 установлена кассета 10 с пластмассовой пленкой 3, жестко закрепленной на валиках 4, например путем приклеивания, и расположенных в кассете 10 по диагонали, создавая рабочую поверхность для пропускания и отражения референтного лазерного пучка 8. Прокручиванием одного из валиков 4 создают равномерное натяжение пленки 3, которое фиксируется с помощью цанговых механизмов 7, при этом один из валиков 4 предварительно фиксируют такими же цанговыми механизмами 7.
После включения лазера 1 референтный лазерный пучок 8 проходит через рабочий участок пленки 3 и, одновременно отражаясь от нее, попадает на координатно-чувствительный фотоприемник 5, подключенный к блоку обработки измерительной информации 6.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №785644, М.Кл. G01B 11/02, 26.07.1978 г.
2. Авторское свидетельство СССР №781567, М.Кл. G01C 1/00, 18.12.1987 г. (прототип).