186255. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés térbeli tárgypontok koordinátájának meghatározására
3 186255 4 A találmány tárgya eljárás térbeli tárgypont koordinátájának meghatározására méréstechnikai módszerekkel, továbbá berendezés az eljárás foganatosítására. Térbeli tárgypont koordinátájának meghatározására szolgáló eljárást és berendezést ismertet az 52—7938 számú 106c 34 nemzeti osztályú japán szabadalmi leírás. Ennél a megoldásnál a tárgy környezetében 8 formájú megvilágítás-eloszlású koherens fő fénymezőt állítanak elő a tárgy pontjaihoz tartozó koordináták meghatározásához. Ennek a fénymezőnek az az optikai mérőjellemzője, amely a fénymezőnek a kiválasztott tárgyponttal egybeeső helyéhez megfordíthatóan egyértelműen van hozzárendelve és a tárgypontnak a koordinátáját megadja, a megvilágításerősség említett 8 formájú eloszlásának az időtől való monoton függése. A mérés során a tárgy kiválasztott pontját egyenletesen keskeny lézersugárral tapogatják le. Ezután ezen a ponton megmérik a koherens fő fénymező mérőjellemzőjének értékét. Ez az érték a letapogatás kezdetének időpontja és a keskeny lézersugárnak a kiválasztott tárgypontra esésének időpontja között eltelő időtartamból adódik. Ez az időtartam arányos a kiválasztott tárgypont koordinátájával. A mért időtartam alapján határozzák meg a kiválasztott tárgypontnak a letapogatás irányába eső koordinátáját. Ha a letapogatási sebesség V, akkor a kiválasztott tárgypont x koordinátája x=V • T (1) ahol T a letapogatás kezdésének időpontja és a keskeny lézersugárnak a kiválasztott tárgypontra esésének pillanata között eltelő időtartamot jelenti. A fenti berendezésnek, amely kiválasztott térbeli tárgypont koordinátájának meghatározására szolgál, adórésze és vevőrésze van. Az adórész optikai fő adócsatornával van ellátva, amely a tárgy körüli térben koherens fő fénymező előállítására lézerrel, továbbá a kiválasztott tárgypont lézersugárral való mérésirányú letapogatásához és az optikai mérőjellemző megadásához letapogatószerkezetként kivitelezett egységgel és a. keskeny lézersugár kialakításához optikai átalakítóval van ellátva. A vevőrészhez a tárgyponttal optikai kapcsolatban lévő fényérzékelővel ellátott fő vevőcsatoma és a koordinátát kiszámító számitóegységhez csatlakoztatott mérőegység tartozik. A vevőrész ezen felül referenciajeladót is tartalmaz, amely a letapogatás kezdetekor jelet állít elő. A berendezésben a fényérzékelőnek a tárgyponthoz való optikai csatlakoztatását a fényérzékelőnek a kiválasztott tárgypontban való elhelyezésével érik el. v Ezen ismert eljárás és a megfelelő berendezés alkalmazásával a koordináta meghatározásának hibája főleg a V letapogatási sebesség állandóságától és a T időtartam pontosságától függ, amely a lézersugár divergenciája miatt kielégítően nagy értéken tartható. Térbeli tárgypont koordinátájának meghatározására szolgáló másik eljárást és berendezést ismertet a 1 521 351 számú, G01B 11/14, 11/24 nemzetközi osztályú 1976. január 19-én bejelentett brit szabadalmi irat. Az ebben leírt megoldásnál a tárgy felületén lévő pont koordinátájának meghatározásához a tárgy felületének környezetében koordináta-tengelyirányú koherens fénymezőt állítanak elő, amely fénysíkok sorozatából áll, és a fénysíkok egymástól azonos állandó távolságra vannak. A fénymező fáziseloszlása a tárgypont koordináta mérési irányában optikai mérőjellemzőként szolgál. A fénymezőnek a tárgyhoz képesti eltolása közben a mérés kezdeti időpillanatától fogva folyamatosan mérik a fénymező fázisát. A mért fázis alapján határozzák meg a tárgypont koordinátáját ahhoz a tárgyponthoz képest, amelyen a kezdeti időpontban a fénymező fázisát megmérték. Az említett, térbeli tárgypont koordinátájának meghatározására szolgáló berendezés ugyancsak adórészt és vevőrészt tartalmaz. Az adórészben fő adócsatomának a tárgy környezetében a fő fénymező előállítására szolgáló lézere ; továbbá az optikai mérőjellemzőt szolgáltató és sugárosztóként kivitelezett egysége, továbbá optikai átalakítója van, amely objektívet ábrázol. A vevőrészhez a kiválasztott tárgyponttal optikai kapcsolatban lévő fényérzékelő és koordinátát kiszámoló számítóegységhez csatlakoztatott mérőegység tartozik. Az utóbb leírt eljárás és berendezés alkalmazásával azonban lehetetlen a kiválasztott tárgypont koordinátájának bármely, tetszés szerinti időpontban való meghatározása, mivel a koordináta meghatározásához az eljárás értelmében a tárgyat valamely kezdeti időponttól kezdve folyamatosan kell letapogatni. A tárgy felületén lévő kiválasztott pont koordinátáinak mérése során a mérőjel véletlen megszakadása következtében hibahalmozódás lép fel. Ilyen véletlenszerű mérőjel megszakadást okoznak a tárgyfelületről visszavert szórt fény statisztikai tulajdonságai. Ezen túlmenően az eljárás és a berendezés nem ad rá lehetőséget, hogy a kiválasztott tárgypont koordinátáját a tárgyon kívül eső ponthoz viszonyítva határozzák meg. Ismert továbbá a 3 930 734 számú G 01 B 9/02 nemzetközi osztályú 1974. áprüis 26-án bejelentett amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásból olyan — a találmány szerintihez legközelebb állónak tekinthető — eljárás térbeli tárgypont koordinátáinak meghatározására, amelynél a tárgypont koordinátatengely menti méréséhez a következő eljárási lépéseket végzik el : — a tárgy térbeli környezetében koherens fő fénymezőt állítanak elő, amelynél mérőjellemzőként két egymást metsző koherens fénymező interferenciája következtében kialakuló 0...360°-os, egyenletes, és a koordinátamérés irányába eső fáziseloszlást alkalmazzák; — a koherens fénymezőnek a kiválasztott tárgyponttal egybeeső helyén megmérik a fázisát ; — a mért fázisérték alapján meghatározzák a kiválasztott tárgypont koordinátatengely irányába eső koordinátáját. Ennél az eljárásnál azonban nagy mérési pontosság iránti igény esetén meg kell oldani a fénymező precíziós fázismérésének műszakilag meglehetősen bonyolult feladatát. Ha például a tárgy mérete a koordinátamérés irányában 1 cm, és a tárgypont koordinátájának abszolút értékeit 10-4 m abszolút hibával kell meghatározni, akkor a koherens fénymező fázisát 0,036° pontossággal kell megmérni. Ez a feladat azonban műszakilag bonyolult. Ezzel az eljárással e tárgy valamely pontjának a koordinátáját a fény hullámhosszával összemérhető pontossággal gyakorlatilag egyáltalán nem lehet meghatározni. A találmánnyal célunk térbeli tárgypont koordinátájának meghatározásánál a mérési pontosság növelése a tárgy térbeli környezetében előállított járulékos koherens fénymezőkből kialakított fénymező-rendszer útján. -.'••••' ' Y .'-v: • " ■ ■ •’ ' A feladatot a találmány szerinti eljárás kidolgozásává! 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
