RU1779915C - Способ контрол углового положени объектов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к ИК-оптическо- му приборостроению, и может использоватьс  в машиностроении, строительстве, астрономии и других област х науки и техники дл  контрол  пространственного положени  и ориентации объектов, сооружений, конструкций, оптико-электронных след щих систем как дл  непрерывного, так и дискретного определени  угла. Цель изобретени  - расширение спектрального и углового диапазона измерений. ИК-оптиче- ское устройство контрол  углового положени  объектов, реализующее способ, содержит излучатель, приемник излучени , элементы формировани  светового луча, систему регистрации и обработки информации . Новым в устройстве  вл етс  введение двух инфракрасных контрастных узкополосных светофильтров с близкими параметрами , один из которых установлен на контролируемом объекте под углом 0-70° к оптической оси системы,« а измер емый угол определ ют по величине интегрального пропускани  обоих светофильтров одновременно . 1 ил. в Ё

Description

Изобретение относитс  к оптическому приборостроению и может использоватьс  в машиностроении, строительстве, астрономии и др. отрасл х науки и техники как дл  непрерывного, так и дискретного определени  угла между заданными ос ми и направлени ми на объект.

Известен интерференционный способ углоизмерений путем визуальной фиксации интерференционной картины, завис щей от разности хода двух интерферируемых пучков света. Разность хода лучей по вл етс  при возникновении угла падени  у одного из пучков света на контролируемый объект. Угловое положение объекта определ ют по величине разности хода двух интерферируемых пучков света или по величине смещени  интерференционных полос в фиксируемой интерференционной картине.

Известны оптические устройства, предназначенные дл  визуального измерени  углов , например угломеры с призмой Кестера, коллиматоры. Спектральна  область рабочих длин волн таких устройств находитс  в интервале 0,4-1,2 мкм (в основном, видима ). Диапазон углоизмерений 10-401.

Недостатками способа интерференционных углоизмерений  вл ютс  малые диапазоны измер емых углов и рабочих длин волн, а также градиент показател  преломлени  по объему светоделител  (например, призмы), что искажает интерференционную

VJ v| Ч) Ю

Л

картину, а следовательно, увеличивает погрешность измерений и ограничение входного зрачка измерительного прибора габаритными размерами входной грани призмы.

Цель изобретени  - расширение диала- зона контролируемых углов и повышение точности контрол .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в оптическом способе контрол  углового положени  объектов устанавливают соосно друг другу и оптической оси два узкополосных инфракрасных интерференционных светофильтра, один из которых скрепл ют с объектом, второй ориентируют перпендикул рно к падающему излучению, п качестве которого используют инфракрасное излучение , а угловое положение объекта опреде- л ют по величине пропускани , прошедшего оба светофильтра одновременно .

За вл емый способ соответствует критерию изобретени  новизна, поскольку, в отличие от известных в литературе интерференционных способов, с помощью которых визуально наблюдаетс  интерференционна  картина, и по сдвигу ее полос или по величине разности хода интерферируемых пучков соета определ ютс  лишь небольшие углы, предлагаемый способ углоиэме- рений основан на совершено ином/,  влении - на  влении полосы пропускани  узкополосных интерференционных фильтров (УИФ) при изменении угла падени  света на них. Кроме того, известные способы углоизмерений в своих схемах реализации не содержат УИФ. Новый способ значительно проще, работоспособен во всех спектральных област х, в которых имеютс  УИФ. Его рабочей мерой  вл етс  пропускание, регистрируемое после прохождени  излучени  через оба соосно расположенные светофильтра одновременно . Таким образом, сравнение методов реализации известных интерференционных способов углоизмерений с за вл емым способом свидетельствует .об отсутствии прототипа .

При изучении других технических решений , известных в данной области техники, признаки, отличающие за вл емое изобретение , не были вы влены и поэтому они обеспечивают за вл емому техническому решению соответствие критерию существенные отличи .

На чертеже показана схема реализации способа в спектральной области 1,2-20 мкм. Она содержит расположенные на одной оптической оси источник ИК-излучеии , элементы 2 формировани  светового луча.

например обьективы, диафрагмы, два однотипных ИК-светофильтра 3 и 4. При этом светофильтр 3 скреплен с контролируемым объектом. Соосно светофильтру 3 и перпендикул рно к падающему излучению установлен светофильтр 4. Излучение, прошедшее светофильтр 3, фокусируют элементами 2 на приемник излучени  5. Сигнал о величине пропускани  излучени , прошедшего оба светофильтра одновременно, поступает в систему 6 регистрации и обработки информации. Максимальное пропускание обоих светофильтров одновременно наблюдаетс  при их перпендикул рном положении к оптической оси и падающему на них излучению. При изменении углового положени  светофильтра 3 его полоса пропускани  смещаетс  в коротковолновом направлении, а величина пропускани  излучени , прошедшего оба светофильтра одновременно , уменьшаетс . Если угол наклона светофильтра 3 достигает 90, то пропуска- ние излучени  обоими светофильтрами одновременно равно нулю. Местоположение

светофильтра 4 в схеме измерени  не вли ет на величину регистрируемого сигнала.

Применение в схеме измерени  углового положени  объекта ИК П-образных узкополосных высококонтрастных светофильтров с

оптической толщиной соединительных слоев , равной (1,01-1,10) Я/4, где А- рабоча  длина волны светофильтров 3 и 4, имеющих в интервале углов падени  на светофильтр 30-50° линейную зависимость пропускани 

излучени  через оба светофильтра одновременно от угла падени  излучени  на свето- фильтр 3, повышает точность контрол  до 10. При углах падени  света 70-90° точность углоизмерений составл ет 20-30. У светофильтров с четвертьволновыми толщинами всех слоев имеетс  нелинейна  зависи-1 мость пропускани  от угла падени  на один из светофильтров, что уменьшает точность измерений свыше 1 и 2° в спектральных

област х 0,2-1,2 и 1.2-50 мкм соответственно . Дополнительное повышение точности контрол  дает высокоточна  система регистрации и обработки информации совмест-. но с- высокочувствительным приемником

ИК-излучени .

Использование предлагаемого способа контрол  углового положени  объектов путем измерени  пропускани  двух соосно расположенных светофильтров позвол ет

5 проводить измерени  в области спектра 0.2- 50 мкм как с применением лазерных, так и малогабаритных полупроводниковых ИК- излучателей, упростить и автоматизировать контрольуглового положени  объектов и направлений к ним, производить углоизмерительные приборы более простых конструкций , например, по сравнению со схемой Майкельсона, с диапазоном определ емых углов 0-90°.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ контрол  углового положени  объектов, заключающийс  в том, что направл ют излучени  на объект и определ ют угол поворота объекта, отличающий- с   тем, что, с целью расширени  диапазона контролируемых углов и повышени  точно0

   сти контрол , устанавливают соосно друг с другом и оптической осью два узкополосных инфракрасных интерференционных светофильтра, один из которых скрепл ют с объектом, второй ориентируют перпендикул рно к падающему излучению, в качестве которого используют инфракрасное излучение , а угловое положение объекта определ ют по величине пропускани  излучени , прошедшего оба светофильтра одновременно .

   JI