УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ ПОЛОЖЕНИЯ ЛАЗЕРНОГО ЛУЧА

Предлагаемая полезная модель относится к приспособлениям к измерительным устройствам, в частности для абсолютных и относительных измерений положения лазерного луча.
Известны устройства, которые применяются для фиксации положения лазерного луча, применяемого в измерительных приборах и комплексах.
Полезная модель RU 40103, G01B 11/26, публикация 27.08.2004 «Устройство для определения углового рассогласования пучков лазерного излучения», включает оптический приемный блок лазерного излучения, в виде последовательно установленных светофильтров и объектива, контрольно-измерительный блок, состоящий из телевизионной камеры с фоточувствительной площадкой (ПЗС-матрицей), связанной с компьютером. Данное устройство предназначено только для измерения угловых отклонений без измерений параллельных смещений, вследствие применения на входе приемного устройства объектива.
Известно изобретение RU 1550831, G01B 11/27, публикация 15.08.1994, «Лазерное центрирующее устройство», позволяющее контролировать смещение центра отверстия крупногабаритного объекта относительно опорного направления. Световой пучок от лазера направляется на мишень центроискателя, расположенного в корпусе, устанавливаемого на контролируемый объект. Изображение следа пучка на мишень и ее перекрестие переносят на экран с помощью положительной линзы. Измеряют величину смещения центра мишени с помощью двух индикаторов линейных перемещений, по значениям которых судят об отклонении центра контролируемого отверстия относительно опорного направления, материализуемого лазером.
К недостаткам данного устройства следует отнести его недостаточную универсальность в применении и отсутствие выхода на автоматизированную обработку измерений в реальном времени.
Решенная полезной моделью техническая задача заключается в создании универсального устройства, позволяющего вести различные измерения в машиностроении, при сборке крупногабаритных конструкций с высокой точностью измерения.
Сущность предлагаемой полезной модели состоит в том, что устройство фиксации положения лазерного луча, содержит корпус с входным отверстием для входа лазерного луча и ПЗС матрицей, установленной внутри корпуса напротив отверстия. Матрица снабжена интерфейсом для передачи данных о положении лазерного луча. Корпус устройства содержит четыре грани, на каждой грани корпуса, примерно в районе сечений корпуса плоскостью, проходящей через плоскость упомянутой ПЗС матрицы, расположены базовые поверхности, при этом каждая базовая поверхность включает зону для контакта с контактными поверхностями измерительных приборов.
Устройство предназначено для определения расстояния между центром сечения пучка лазерного луча и плоскостью базовой отсчетной поверхности. При необходимости зона для контакта с контактными поверхностями стыкуется с контактной поверхностью того или иного измерительного прибора.
Каждая базовая поверхность может содержать маркер, чтобы избежать ошибок в подсоединении измерительных поверхностей.
Отверстие корпуса может включать защитное стекло, а также может быть снабжено съемным светофильтром.
Корпус устройствам может быть выполнен восьмигранным, при этом четыре грани содержат базовые поверхности с зонами для контакта с контактными поверхностями измерительного прибора.
Устройство дополнительно содержит плоскость для установки корпуса на горизонтальную поверхность и приспособления для установки устройства на штатив.
Матрица может быть закреплена внутри корпуса жестко по отношению к корпусу через систему юстировки положения матрицы. При этом, система юстировки может содержать механизм поворота матрицы в плоскости расположения матрицы для совмещения системы координат матрицы с системой координат зон контакта.
Интерфейс для передачи данных с матрицы о положении лазерного луча может быть выполнен в виде разъема с кабелем, соединяющим матрицу с устройством обработки данных, например, компьютером.
Полезная модель иллюстрируется чертежами.
На Фиг.1 показано сечение вертикальной плоскостью устройства по центральной оси, а на Фиг.2. приведен вид устройства в аксонометрии. На Фиг.3 приведен пример использования устройства при измерении внутренних поверхностей.
Устройство фиксации положения лазерного луча (Фиг.1, Фиг.2), содержит корпус 1 с входным отверстием 2 для входа лазерного луча и ПЗС матрицей 3, установленной внутри корпуса напротив отверстия 2. Матрица 3 снабжена микросхемой иинтерфейсом 4 для передачи данных о положении лазерного луча, облучающего матрицу. Для повышения точности измерений целесообразно использовать кольцевой лазерный луч с яркой центральной точкой. Корпус 1 устройства содержит четыре грани 5, на каждой грани 5 корпуса, примерно в районе сечений корпуса плоскостью, проходящей через плоскость упомянутой ПЗС матрицы 3, расположены базовые поверхности 6. Каждая базовая поверхность включает зону 7 для контакта с контактными поверхностями измерительных приборов. Матрица 3 может поворачиваться в плоскости своей установки (механизм поворота на чертежах не показан) для юстировки и при необходимости, для совмещения системы координат матрицы 3 с системой координат зон 7 контакта измерительных приборов. Матрица 3 может включать измерительную микросхему и связана с помощью кабеля 8 с разъемом 9, установленным на крышке 10 корпуса 1. Компьютер 15 (Фиг.3) содержит необходимое программное обеспечение для оценки положения лазерного луча относительно матрицы 3, а также зон контакта 7 каждой базовой поверхности 6.
На Фиг 3 показан один из примеров использования устройства при измерении внутренних размеров. Источник лазерного излучения 11 создает опорный кольцевой лазерный луч 12 с яркой центральной точкой, положение которой фиксируется матрицей 3 устройства. К зоне 7 контакта базовой поверхности 6, в данном случае, одной из вертикальных базовых поверхностей, контактирует щуп нутромера 13, другой щуп которого опирается на измеряемую поверхность 14. Данные о координатах передаются с матрицы в переносной компьютер 15, где определяются размеры внутренних поверхностей крупногабаритных деталей. Таким же образом устройство может использоваться для определения положения любых поверхностей и точек, в любом из четырех направлений.
Погрешность постоянных отрезков между центром матрицы и шлифованными плоскостями базовых поверхностей калибруются в пределах ±,00011-0,005 мм в зависимости от необходимыхЯ требований на каждом отдельном приборе. Такая точность определения координат лазерного луча относительно зон контакта базовых поверхностей позволяет проводить точные измерения в различных областях техники.