RU1778520C - Оптико-электронный однокоординатный автоколлиматор - Google Patents

Abstract

Оптико-электронный однокоординат- ный автоколлиматор может быть использован дл  прецизионных измерений в гравиметрии и навигационных устройствах, приборостроении. Цель изобретени  - повышение точности и быстродействи . Автоколлиматор содержит источник света, диафрагму с точечным отверстием, скана- тор, объектив, зеркало на объекте измерений , фотоприе чики и электронный блок преобразовани  сигналов. Новым  вл етс  выполнение сканатора в виде круглого двугранного клина с одинаковыми углами наклона граней к плоскому основанию. Оптическа  ось объектива пересекает одну из половин диска. Два фотоприемника с входными окнами в виде узких полосок, расположенных под пр мым углом друг к другу, размещены на диафрагме так, что биссектриса этого угла пересекаетс  с осью вращени  клина. 1 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано, в частности, дл  прецизионных измерений в гравиметрии и навигационных устройствах .

Известен фотоэлектрический автоколлиматор , содержащий осветитель, диафрагму с точечным отверстием и прот женные фотоприемники.

Недостатком такого автоколлиматора  вл етс  недостаточна  точность и быстродействие .

Наиболее близким устройством  вл етс  фотоэлектрический автоколлиматор, который содержит оптически св занные осветитель, объектив, диафрагму с точечным отверстием и расположенные вокруг не, о крестообразно четыре прот женные фотоприемника. Диафрагма помещена в фокальной плоскости объектива. Перед объективом находитс  вращающийс  оптический клин с приводом вращени . В оптический тракт входит также плоское зеркало на объекте измерений. С фотоприемником св зан электронный блок обработки импульсных сигналов, содержащий усилители , компараторы, триггеры и фильтр нижних частот дл  выделени  сигнала, пропорционального углу наклона зеркала. Пары фотоприемников, расположенных вдоль пр мых линий креста, соответствуют двум угловым координатам положени  объекта.

К недостатком его относ тс  технологические трудности, св занные с балансировкой круглого оптического клина, дл  чего на него надеваетс  неравнотолщин- ный металлический ободок. Остаточна  динамическа  несбалансированность не позвол ет добитьс  высокой скорости его

4 vj со ел ю :о

i.мнени  (свыше 200 Гц), что ограничивает 1 H,ir т родействие датчика. Кроме того, вибрации при вращении снижают точность измерени  прибора.

На чертеже показана схема оптического тракта автоколлиматора.

В корпусе 1 находитс  диафрагма 2 с малым отверстием 3, освещаемым источником 4 света (светодиодом). Оптический клин 5, приводимый во вращение двигателем 6, расположен вблизи объектива 7, в фокальной плоскости которого находитс  диафрагма 2. Лучи света, прошедшие через клин 5 и обьектив 7, отражаютс  от зеркала 8 на объекте измерений и образуют оптическое изо- бражение 9 отверсти  диафрагмы. Оптическа  ось объектива пересекают одну из половин диска клина. Фотоприемники 9 в виде узких полосок расположены под углом 90° друг к другу, причем биссектриса этого угла пересекает ось вращени  клина. Отверстие диафрагмы 3 расположено в вершине угла 90°.

Устройство работает следующим образом .

Лучи от-источника 4, пройд  через одну из половин клина 5 и отразившись от зеркала 8, образуют изображение 9, которое в результате вращени  клина движетс  по траектории в виде полуокружности в одном направлении, так как с приходом второй половины клина в зону видимости обьекти- ва предыдущее движение повтор етс . Это значит, что сканирование происходит с частотой , в два раза большей чем частота вращени  клина. В течение каждого полупериода вращени  световое п тно 9 дважды пересекает фотодиоды 10. В последних возникают импульсы с промежутком времени между ними т. Остальные участки полуокружности (начальный и конечный ) п тно 9 проходит за суммарное врем  12 -к- 1 . Если га ri, то сигнал с

выхода триггера имеет вид меандра, т.е. зеркало на объективе находитс  в нулевом положении. Если зеркало 8 наклонитс  так. что п тно 9 переместитс  по оси чувствительности X, то интервалы тч &г, и в сигнале с фильтра нижних частот (после триггера) по витс  посто нна  составл ю- .ща , пропорциональна  наклону зеркала

8Выходной сигнал можно получить и в цифровом виде путем измерени  интервалов п и Т2 (или Т). Реша  соответствующую геометрическую задачу, получим, что угол а наклона зеркала равен

a vT a0s|n-g-(). (1)

где «о - амплитуда сканировани  (угловой радиус траектории сканировани ).

Можно также доказать, что при a О смещение светового п тна, т.е. полуокружности сканировани  по оси, не оказывает вли ни  надлительностиГ ИТ2. В линейном приближении формула (1) примет вид

Q (

- 0,5).

(2)

Положительный эффект изобретени  заключаетс  в том, что введение в оптический тракт автоколлиматора клина с одинаковыми углами преломлени  каждой его половины дает технологический выигрыш,

присущий симметричной конструкции, т.е. существенное упрощение балансировки, снижение вибраций, возможность увеличени  скорости вращени  сканатора и удвоение частоты сканировани . Благодар  этим

факторам уменьшаютс  вибрации и угловые биени  оси вращени  клина, что обеспечивает повышение точности автоколлиматора, а также увеличение быстродействи , ибо минимальное врем  измерени  равно одному периоду сканировани , равному Т/2.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Оптико-электронный однокоординат- ный автоколлиматор, содержащий источник

   света и оптически св занные точечную диафрагму , оптический клин с приводом, объектив , зеркало, предназначенное дл  скреплени  с объектом, два прот женных фотоприемника, длина которых больше их

   ширины, расположенных в ходе лучей, отраженных от зеркала, на рассто нии от объектива , равном фокусному, и блок обработки сигналов в виде двух ветвей, кажда  из которых включает усилитель, компаратор,

   вход которого св зан с выходом усилител , триггер, вход которого св зан с выходом компаратора, и интегратор, вход которого подключен к выходу триггера, выходы фотоприемников св заны с входами блока обработки , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и быстродействи , оптический клин выполнен в виде круглого диска с плоским основанием, обращенным к диафрагме, и с двум  плоскими наклонными

   гран ми с противоположной стороны и с линией раздела, проход щей через центр диска, и установлен со смещением относительно оптической оси, а фотоприемники ориентированы под углом 90° друг к другу.

   /0

   SS5$5W§WN

   А-А