RU2697436C1 - Method for angular reflector angular parameters measurement and device for its implementation - Google Patents

Method for angular reflector angular parameters measurement and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2697436C1
RU2697436C1 RU2018144975A RU2018144975A RU2697436C1 RU 2697436 C1 RU2697436 C1 RU 2697436C1 RU 2018144975 A RU2018144975 A RU 2018144975A RU 2018144975 A RU2018144975 A RU 2018144975A RU 2697436 C1 RU2697436 C1 RU 2697436C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
autocollimator
input
output window
window
psl
Prior art date
Application number
RU2018144975A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Аркадьевич Мейтин
Андрей Леонидович Соколов
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Системы прецизионного приборостроения" (АО "НПК "СПП")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Системы прецизионного приборостроения" (АО "НПК "СПП") filed Critical Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Системы прецизионного приборостроения" (АО "НПК "СПП")
Priority to RU2018144975A priority Critical patent/RU2697436C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2697436C1 publication Critical patent/RU2697436C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/24—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

Abstract

FIELD: measurement technology.
SUBSTANCE: method can be used to measure angular parameters of mirror and prismatic corner reflectors. In method, beam PLR, directed from autocollimator to selected inlet / outlet opening area AR, preliminary passing through window in flat mirror. At that, over the selected input / output window area AR orienting one of two open symmetrical zones of the opaque diaphragm, which completely opens the selected area on the input / output window AR for beam passage PLR from autocollimator. After reflection in AR beam PLR directed to flat mirror, reflected from it and returned along the same path back to autocollimator with lens and micrometre. Image coordinates of autocollimator autocollimating mark are measured by micrometre for each of six zones (i = 1, 2, …6) inlet / outlet opening AR twice. Difference in coordinates is used to determine angular deviations for each of six directions of reflected AR beams PLR relative to direction of incident on AR beam PLR. Angular errors of dihedral angles are calculated by formulas AR.
EFFECT: higher accuracy and reliability.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений угловых параметров зеркальных и призменных уголковых отражателей:The invention relates to measuring technique and can be used to measure the angular parameters of mirror and prism angle reflectors:

- углов между направлениями отраженных уголковым отражателем пучков параллельных световых лучей и направлением падающего на уголковый отражатель (УО) пучка параллельных световых лучей;- angles between the directions of the beams of parallel light rays reflected by the corner reflector and the direction of the beam of parallel light rays incident on the corner reflector (UO);

- погрешностей изготовления двугранных углов между его отражающими гранями.- manufacturing errors of dihedral angles between its reflecting faces.

УО [1] разделяет падающий на него пучок параллельных световых лучей одного направления на шесть отраженных им пучков параллельных световых лучей, каждый из которых после отражения выходит через свою зону выходного окна. Если имеется УО с тремя плоскими и строго перпендикулярными отражающими гранями, то в соответствии с геометрической оптикой все шесть пучков параллельных световых лучей отражаются по одному направлению, параллельному направлению падающего пучка.UO [1] divides the incident beam of parallel light rays of the same direction into six reflected beams of parallel light rays, each of which, after reflection, exits through its zone of the exit window. If there is an EO with three flat and strictly perpendicular reflective faces, then, in accordance with geometric optics, all six beams of parallel light rays are reflected in one direction parallel to the direction of the incident beam.

Известен способ измерений угловых параметров уголкового отражателя и устройство для его осуществления [1], при котором пучок параллельных световых лучей (ПСЛ) из автоколлиматора направляют на УО, отражают от него шесть пучков ПСЛ, возвращают их по тому же пути обратно в автоколлиматор с объективом и микрометром, расположенным в фокальной плоскости объектива автоколлиматора, и измеряют микрометром координаты изображений автоколлимационной марки автоколлиматора.There is a method of measuring the angular parameters of an angular reflector and a device for its implementation [1], in which a beam of parallel light rays (PSL) from the autocollimator is sent to UO, six beams of PSL are reflected from it, return them along the same path back to the autocollimator with the lens and a micrometer located in the focal plane of the lens of the autocollimator, and measure the coordinates of the images of the autocollimation mark of the autocollimator with a micrometer.

Устройство, реализующее этот способ, состоит из предметного столика и автоколлиматора с объективом и микрометром, расположенным в фокальной плоскости объектива автоколлиматора.A device that implements this method consists of a stage and an autocollimator with a lens and a micrometer located in the focal plane of the autocollimator lens.

Недостатком данного способа и устройства являются погрешности измерений угловых параметров УО из-за дифракционного размытия и слияния изображений автоколлимационной марки, полученной от шести пучков ПСЛ в фокальной плоскости объектива автоколлиматора.The disadvantage of this method and device is the measurement error of the angular parameters of the UO due to diffraction blurring and fusion of images of the autocollimation brand obtained from six PSL beams in the focal plane of the lens of the autocollimator.

Также известен способ [2] измерения угловых параметров УО, при котором пучок ПСЛ из автоколлиматора направляют на выбранную зону входного/выходного окна УО, равную одной шестой площади входного/выходного окна УО, который после отражения в УО направляют на плоское зеркало, отражают от него и возвращают по тому же пути обратно в автоколлиматор с объективом и микрометром, расположенным в фокальной плоскости объектива автоколлиматора, измеряют микрометром координаты изображения автоколлимационной марки автоколлиматора.Also known is a method [2] for measuring the angular parameters of the MA, in which the PSL beam from the autocollimator is directed to a selected zone of the MA input / output window equal to one sixth of the area of the MA input / output window, which, after reflection in the MA, is directed to a plane mirror, reflected from it and return along the same path back to the autocollimator with a lens and a micrometer located in the focal plane of the autocollimator lens, measure the image coordinates of the autocollimator of the autocollimator with a micrometer.

Устройство [2], реализующее этот способ, состоит из предметного столика, автоколлиматора с объективом и микрометром, расположенным в фокальной плоскости объектива автоколлиматора, и плоского зеркала, жестко скрепленного с автоколлиматором и установленным по ходу лучей, отраженных от граней контролируемого двугранного угла УО.The device [2] that implements this method consists of a stage, an autocollimator with a lens and a micrometer located in the focal plane of the autocollimator lens, and a flat mirror rigidly attached to the autocollimator and mounted along the rays reflected from the faces of the controlled dihedral angle of the RO.

Недостатками данного способа и устройства являются невозможность проведения высокоточных измерений углов между направлениями отраженных УО пучков параллельных световых лучей относительно направления падающего на УО пучка ПСЛ, а также ограничение повышения точности измерений двугранных углов между отражающими гранями.The disadvantages of this method and device are the impossibility of carrying out high-precision measurements of the angles between the directions of the reflected UO beams of parallel light rays relative to the direction of the PSL beam incident on the UO, as well as the limitation of increasing the accuracy of measuring dihedral angles between reflective faces.

Решение задачи, высокоточных измерений углов между направлениями отраженных УО пучков ПСЛ и направлением падающего на УО пучка ПСЛ и определение погрешностей изготовления углов между его отражающими гранями, особенно актуально в связи с созданием УО, который разделяет падающий на него пучок ПСЛ одного направления на отраженные пучки ПСЛ двух заданных направлений.The solution of the problem, high-precision measurements of the angles between the directions of the reflected PSL beams of PSL and the direction of the PSL beam incident on the CA and the determination of errors in the manufacture of angles between its reflecting faces, is especially important in connection with the creation of the CA, which divides the PSL beam of one direction incident on it into reflected PSL beams two given directions.

Необходимость же изготовления УО, разделяющего падающий на него пучок ПСЛ одного направления на отраженные пучки ПСЛ двух заданных направлений, связана с возможностью уменьшения влияния скоростной аберрации при дальномерных измерениях, например, для ГЛОНАС и GPS. В этом случае от УО, установленного на спутнике с целью лазерной дальнометрии, можно получать отраженные сигналы с большей мощностью.The necessity of manufacturing an EO that separates the PSL beam of one direction incident on it and the reflected PSL beams of two given directions is associated with the possibility of reducing the influence of high-speed aberration during range-finding measurements, for example, for GLONAS and GPS. In this case, it is possible to receive reflected signals with a higher power from the UO installed on the satellite for the purpose of laser ranging.

По совокупности и последовательности технологических операций, способ [2] является наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению.In the totality and sequence of technological operations, the method [2] is the closest analogue to the invention.

Задачей изобретения является создание способа измерений угловых параметров уголкового отражателя и устройства для его осуществления, устраняющих указанные недостатки.The objective of the invention is to provide a method for measuring the angular parameters of a corner reflector and device for its implementation, eliminating these disadvantages.

Технический результат - получение способа измерений угловых параметров уголкового отражателя и устройства для его осуществления с возможностями измерений большего числа угловых параметров УО с повышенной точностью и надежностью.EFFECT: obtaining a method for measuring the angular parameters of an angular reflector and a device for its implementation with the possibility of measuring a larger number of angular parameters of the UO with increased accuracy and reliability.

Это достигается тем, что в способе измерений угловых параметров уголкового отражателя (УО) плоскость входного/выходного окна УО связывают с системой координат OXYZ, у которой точка О начала координат совпадает с проекцией вершины УО на плоскость входного/выходного окна, ось OZ перпендикулярна плоскости входного/выходного окна УО и направлена по направлению от вершины к плоскости входного/выходного окна, ось ОХ параллельна проекции ребра УО, образованного пересечением первой и второй отражающих граней, на плоскость входного/выходного окна УО и направлена по направлению от точки О к ребру УО, образованному пересечением третьей отражающей грани с плоскостью входного/выходного окна, фокальную плоскость объектива автоколлиматора связывают с системой координат X'O'Y', у которой оси О'Х' и O'Y' соответственно параллельны плоскостям XOZ и YOZ, пучок ПСЛ направленный из автоколлиматора на выбранную зону входного/выходного окна УО, равную одной шестой его площади, предварительно пропускают через окно в плоском зеркале, при этом над выбранной зоной входного/выходного окна УО ориентируют одну из двух открытых симметричных зон непрозрачной диафрагмы так, чтобы полностью открылась выбранная зона на входном/выходном окне УО для прохода пучка ПСЛ из автоколлиматора, кроме того, измерения микрометром координат изображения автоколлимационной марки автоколлиматора ведут для шести зон (i=1, 2, …6) входного/выходного окна УО дважды, т.е. для каждого из двух положений УО, где второе положение отличается от первого на разворот УО вместе с диафрагмой на угол 180° вокруг оси, параллельной падающему на УО пучку ПСЛ и проходящей через центр окна в плоском зеркале и центр открытой зоны диафрагмы, затем по разности координат определяют угловые отклонения а'xi и a'yi, соответственно в плоскостях XOZ и YOZ, для каждого из шести (i=1, 2, …6) направлений отраженных УО пучков ПСЛ, относительно направления падающего на УО пучка ПСЛ, какThis is achieved by the fact that in the method of measuring the angular parameters of the corner reflector (UO), the plane of the input / output window of the UO is connected with the coordinate system OXYZ, at which the point O of the origin coincides with the projection of the vertex of the UO onto the plane of the input / output window, the OZ axis is perpendicular to the plane of the input / output window of the MA and directed in the direction from the top to the plane of the input / output window, the axis OX is parallel to the projection of the rib of the MA, formed by the intersection of the first and second reflective faces, on the plane of the input / output window O and is directed in the direction from point O to the edge of the VO formed by the intersection of the third reflecting face with the plane of the input / output window, the focal plane of the lens of the autocollimator is associated with the coordinate system X'O'Y ', in which the axes O'X' and O'Y 'respectively parallel to the XOZ and YOZ planes, the PSL beam directed from the autocollimator to the selected zone of the input / output window of the MA, equal to one sixth of its area, is preliminarily passed through the window in a flat mirror, while one is oriented over the selected zone of the input / output window of the MA well, from two open symmetric zones of an opaque diaphragm so that the selected zone is completely open on the input / output window of the EO for the passage of the PSL beam from the autocollimator, in addition, the micrometer measures the coordinates of the image of the autocollimation mark of the autocollimator for six zones (i = 1, 2, ... 6) input / output window UO twice, i.e. for each of the two positions of the MA, where the second position differs by turning the MA together with the aperture 180 ° around the axis parallel to the PSL beam incident on the MA and passing through the center of the window in a flat mirror and the center of the open zone of the diaphragm, then according to the coordinate difference determine the angular deviations a ' xi and a ' yi , respectively, in the XOZ and YOZ planes, for each of the six (i = 1, 2, ... 6) directions of the reflected PSL beams, relative to the direction of the PSL beam incident on the PO, as

Figure 00000001
Figure 00000001

гдеWhere

x'i и y'i - координаты изображения автоколлимационной марки автоколлиматора вдоль осей О'Х' и O'Y', первое положение УО,x ' i and y' i are the coordinates of the image of the autocollimation mark of the autocollimator along the axes O'X 'and O'Y', the first position of the UO,

xʺi и yʺi - координаты изображения автоколлимационной марки автоколлиматора вдоль осей О'Х' и O'Y', после поворота УО на 180°, второе положение,xʺ i and yʺ i are the coordinates of the image of the autocollimation mark of the autocollimator along the O'X 'and O'Y' axes, after the rotation of the MA by 180 °, the second position,

ƒ' - фокусное расстояние объектива автоколлиматора,ƒ 'is the focal length of the autocollimator lens,

по формулам вычисляют угловые погрешности δ1, δ2 и δ3 двугранных углов УО:the formulas calculate the angular errors δ 1 , δ 2 and δ 3 of the dihedral angles of UO:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

гдеWhere

δ1 - угловая погрешность между первой и второй отражающими гранями,δ 1 is the angular error between the first and second reflective faces,

δ2 - угловая погрешность между второй и третьей отражающими гранями,δ 2 is the angular error between the second and third reflective faces,

δ3 - угловая погрешность между третьей и первой отражающими гранями,δ 3 is the angular error between the third and first reflecting faces,

n - показатель преломления.n is the refractive index.

Устройство для осуществления этого способа, содержащее предметный столик с установленным на нем испытуемым УО, автоколлиматор с объективом и микрометром, расположенным в фокальной плоскости объектива автоколлиматора, и плоское зеркало, жестко скрепленное с автоколлиматором и установленное по ходу лучей, отраженных от УО, дополнительно содержит непрозрачную диафрагму, с двумя открытыми симметричными зонами, с возможностью разворота диафрагмы для ориентирования двумя симметричными открытыми зонами над двумя любыми симметричными зонами входного/выходного окна УО, при этом плоское зеркало выполнено с окном обеспечивающим пропускание пучка ПСЛ из автоколлиматора к одной из открытых зон на входном/выходном окне УО, предметный столик с установленным на нем испытуемым УО выполнен с возможностью подвижек по двум взаимно перпендикулярным направлениям в плоскости, перпендикулярной к направлению пучка ПСЛ из автоколлиматора, и с возможностью поворота вокруг оси этого пучка, причем отверстие в плоском зеркале выполнено так, что в него вписывается только одна проекция, по направлению падающих лучей, от одной из открытых зон на входном/выходном окне УО.A device for implementing this method, comprising a stage with a test object mounted on it, an autocollimator with a lens and a micrometer located in the focal plane of the lens of the autocollimator, and a flat mirror rigidly attached to the autocollimator and mounted along the rays reflected from the object, additionally contains an opaque diaphragm, with two open symmetrical zones, with the ability to turn the diaphragm to orient two symmetric open zones over any two symmetric zones the input / output window of the MA, while the flat mirror is made with a window allowing the transmission of the PSL beam from the autocollimator to one of the open areas on the input / output window of the MA, the object table with the tested MA installed on it is movable in two mutually perpendicular directions to a plane perpendicular to the direction of the PSL beam from the autocollimator, and with the possibility of rotation around the axis of this beam, and the hole in the flat mirror is made so that only one projection fits into it, alignment of incident rays from one of the open zones on the input / output window of the MA.

На фиг. 1 дана принципиальная схема данного устройства.In FIG. 1 is a schematic diagram of this device.

Устройство для осуществления описываемого способа, содержит предметный столик 1 с установленным на нем испытуемым УО 2, автоколлиматор 3 с объективом 3.1 и микрометром 3.2, расположенным в фокальной плоскости объектива автоколлиматора, и плоское зеркало 4, жестко скрепленное с автоколлиматором и установленное по ходу лучей, отраженных от УО.A device for implementing the described method, contains a stage 1 with a test subject UO 2 installed on it, an autocollimator 3 with a lens 3.1 and a micrometer 3.2 located in the focal plane of the lens of the autocollimator, and a flat mirror 4, rigidly fastened to the autocollimator and mounted along the rays reflected from UO.

Устройство дополнительно содержит непрозрачную диафрагму 5, с двумя симметричными открытыми зонами 5.1 и 5.2 (равными двум симметричным входным/выходным зонам из шести входных/выходных зон в плоскости входного/выходного окна УО). Диафрагма выполнена с возможностью ее разворота для ориентирования двумя симметричными открытыми зонами 5.1 и 5.2 над двумя любыми симметричными зонами входного/выходного окна УО. При этом плоское зеркало 4 выполнено с окном 4.1, обеспечивающим пропускание пучка ПСЛ направления

Figure 00000005
из автоколлиматора 3 к одной из открытых зон на входном/выходном окне УО (той зоны на входном/выходном окне УО, что находится за открытой зоной 5.1 диафрагмы). Предметный столик 1 с установленным на нем испытуемым УО 2 выполнен с возможностью подвижек по двум взаимно перпендикулярным направлениям
Figure 00000006
и
Figure 00000007
в плоскости, перпендикулярной к направлению
Figure 00000008
пучка параллельных лучей из автоколлиматора, и с возможностью поворота на 180° вокруг оси этого пучка вместе с диафрагмой 5. Вместе с тем, отверстие 4.1 в плоском зеркале выполнено так, что в него вписывается только одна проекция, по направлению падающих лучей, от одной из открытых зон на входном/выходном окне УО.The device further comprises an opaque diaphragm 5, with two symmetric open zones 5.1 and 5.2 (equal to two symmetric input / output zones of six input / output zones in the plane of the input / output window of the UO). The diaphragm is made with the possibility of its rotation for orientation by two symmetric open zones 5.1 and 5.2 above any two symmetric zones of the input / output window of the UO. In this case, the flat mirror 4 is made with a window 4.1, providing transmission of the beam PSL direction
Figure 00000005
from the autocollimator 3 to one of the open zones on the input / output window of the MA (that zone on the input / output window of the MA that is located behind the open area 5.1 of the diaphragm). The stage 1 with the test person UO 2 installed on it is made with the possibility of movement in two mutually perpendicular directions
Figure 00000006
and
Figure 00000007
in a plane perpendicular to the direction
Figure 00000008
a beam of parallel rays from an autocollimator, and with the possibility of rotation through 180 ° around the axis of this beam together with aperture 5. At the same time, the hole 4.1 in the flat mirror is designed so that only one projection, in the direction of the incident rays, fits from one of open zones on the input / output window of the MA.

Рассмотрим последовательность выполнения всех операций способа измерений угловых параметров УО с помощью устройства для измерений, фиг. 1.Consider the sequence of all operations of the method for measuring the angular parameters of the UO using the device for measurements, FIG. one.

Испытуемый УО 2 устанавливают на столик 1 перед автоколлиматором 3. Плоскость входного/выходного окна УО связывают с системой координат OXYZ, фиг. 2, у которой точка О начала координат совпадает с проекцией вершины УО на плоскость входного окна, ось OZ перпендикулярна плоскости входного окна УО и направлена по направлению от вершины к плоскости входного окна УО, ось ОХ параллельна проекции ребра УО, образованного пересечением первой (I) и второй (II) отражающих граней, на плоскость входного/выходного окна УО и направлена по направлению от точки О к ребру УО, образованному пересечением третьей отражающей грани с плоскостью входного/выходного окна. Связывают (фиг. 1) фокальную плоскость объектива 3.1 автоколлиматора 3 с системой координат X'O'Y', у которой оси О'Х' и O'Y' параллельны соответственно плоскостям XOZ и YOZ.Test UO 2 is mounted on stage 1 in front of the autocollimator 3. The plane of the input / output window of the UO is connected with the OXYZ coordinate system, FIG. 2, at which the origin point O coincides with the projection of the vertex of the MA on the plane of the input window, the axis OZ is perpendicular to the plane of the input window of the MA and is directed in the direction from the top to the plane of the input window of the MA, the axis OX is parallel to the projection of the rib of the MA formed by the intersection of the first (I) and the second (II) reflecting faces, on the plane of the input / output window of the MA and is directed in the direction from point O to the edge of the MA, formed by the intersection of the third reflecting face with the plane of the input / output window. Associate (Fig. 1) the focal plane of the lens 3.1 of the autocollimator 3 with the coordinate system X'O'Y ', in which the axes O'X' and O'Y 'are parallel to the XOZ and YOZ planes, respectively.

При этом, если с плоскостью входного окна связать ось ОХ2, которая может поворачиваться в плоскости входного окна вокруг оси OZ от оси ОХ против часовой стрелки на любой угол ϕ, то выделяемая часть входного окна между осью ОХ2 при ϕ=0 и осью ОХ2 при ϕ=60° образует четвертую зону (i=4); выделяемая часть входного окна между осью ОХ2 при ϕ=60° и осью ОХ2 при ϕ=120° образует третью зону (i=3); выделяемая часть входного окна между осью ОХ2 при ϕ=120° и осью ОХ2 при ϕ=180° образует вторую зону (i=2); выделяемая часть входного окна между осью ОХ2 при ϕ=180° и осью ОХ2 при ϕ=240° образует первую зону (i=1); выделяемая часть входного окна между осью ОХ2 при ϕ=240° и осью ОХ2 при ϕ=300° образует шестую зону (i=6); выделяемая часть входного окна между осью ОХ2 при ϕ=300° и осью ОХ2 при ϕ=360° образует пятую зону (i=5).Moreover, if we connect the axis OX 2 with the plane of the input window, which can rotate counterclockwise to the angle Oϕ in the plane of the input window around the OZ axis from the OX axis, then the selected part of the input window between the OX 2 axis at ϕ = 0 and the OX axis 2 at ϕ = 60 ° forms the fourth zone (i = 4); the highlighted part of the input window between the axis of OX 2 at ϕ = 60 ° and the axis of OX 2 at ϕ = 120 ° forms the third zone (i = 3); the highlighted part of the input window between the axis of OX 2 at ϕ = 120 ° and the axis of OX 2 at ϕ = 180 ° forms the second zone (i = 2); the highlighted part of the input window between the axis of OX 2 at ϕ = 180 ° and the axis of OX 2 at ϕ = 240 ° forms the first zone (i = 1); the highlighted part of the input window between the axis of OX 2 at ϕ = 240 ° and the axis of OX 2 at ϕ = 300 ° forms the sixth zone (i = 6); the distinguished part of the input window between the axis OX 2 at ϕ = 300 ° and the axis OX 2 at ϕ = 360 ° forms the fifth zone (i = 5).

Пучок ПСЛ из автоколлиматора пропускают, в отличие от известного решения, через окно 4.1 в плоском зеркале 4. Пропускают его в направлении

Figure 00000005
на выбранную зону входного/выходного окна УО, равную одной шестой (i=1, 2, …6) площади входного/выходного окна УО, при этом над выбранной зоной входного/выходного окна УО ориентируют одну из двух открытых симметричных зон или 5.1, или 5.2 непрозрачной диафрагмы 5 так, чтобы полностью открылась выбранная зона на входном/выходном окне УО для прохода пучка ПСЛ из автоколлиматора.A PSL beam from an autocollimator is passed, unlike the known solution, through a window 4.1 in a flat mirror 4. It is passed in the direction
Figure 00000005
one of the two open symmetric zones or 5.1, or 5.1, is oriented to the selected zone of the input / output window of the MA, equal to one sixth (i = 1, 2, ... 6) of the area of the input / output window of the MA, 5.2 of the opaque diaphragm 5 so that the selected zone is completely open on the input / output window of the MA for the passage of the PSL beam from the autocollimator.

После отражения в УО пучок ПСЛ направляют на плоское зеркало 4, отражают от него и возвращают по тому же пути обратно в автоколлиматор с объективом 3.1 и микрометром 3.2, расположенным в фокальной плоскости объектива автоколлиматора, и измеряют микрометром 3.2 координаты изображения автоколлимационной марки автоколлиматора.After reflection in the UO, the PSL beam is directed to a flat mirror 4, reflected from it and returned along the same path back to the autocollimator with a lens 3.1 and a micrometer 3.2 located in the focal plane of the autocollimator lens, and the image coordinates of the autocollimation mark of the autocollimator are measured with a 3.2 micrometer.

Обозначают измеренные микрометром вдоль осей О'Х' и O'Y' координаты изображения автоколлимационной марки автоколлиматора как х'i и y'i.. Затем, поворачивают на 180° столик 1 с испытуемым УО 2 и диафрагмой 5 вокруг оси, параллельной падающему на УО пучку

Figure 00000009
параллельных световых лучей и проходящей через центр окна 4.1 в плоском зеркале 4 и центр окна 5.1 в диафрагме 5. Вновь измеряют вдоль осей О'Х' и O'Y' микрометром 3.2 координаты xʺi и уʺi полученного от плоского зеркала автоколлимационного изображения марки автоколлиматора в фокальной плоскости его объектива 3.1.The image coordinates of the autocollimation mark of the autocollimator measured by a micrometer along the O'X 'and O'Y' axes are designated as x ' i and y' i .. Then, turn stage 1 180 ° with test person UO 2 and aperture 5 around an axis parallel to that incident on UO beam
Figure 00000009
of parallel light rays and passing through the center of the window 4.1 in the flat mirror 4 and the center of the window 5.1 in the diaphragm 5. Again, the xʺ i and уʺ i coordinates of the autocollimator mark obtained from the flat mirror are measured along the O'X 'and O'Y' axes with a micrometer 3.2 in the focal plane of its lens 3.1.

Измерения микрометром координат изображения автоколлимационной марки автоколлиматора ведут дважды для каждой из шести зон (i=1, 2, …6) входного/выходного окна УО. Для этого, каждый раз, предварительно ориентируя над выбранной зоной одно из двух открытых окон диафрагмы (поворотами диафрагмы 5 вокруг оси OZ), поступательно смещают УО вместе с диафрагмой (подвижками по двум взаимно перпендикулярным направлениям

Figure 00000006
и
Figure 00000007
) в плоскости, параллельной плоскости зеркала 4, относительно его окна 4.1 так, чтобы пучок ПСЛ, после прохода через окно 4.1 в зеркале и открытое окно 5.1 в диафрагме, попадал в соответствующую зону входного/выходного окна УО.A micrometer measures the coordinates of the image of the autocollimation brand of the autocollimator twice for each of the six zones (i = 1, 2, ... 6) of the input / output window of the UO. To do this, each time, after orienting one of the two open diaphragm windows over the selected zone (by turning the diaphragm 5 around the OZ axis), the UO is progressively shifted along with the diaphragm (shifts in two mutually perpendicular directions
Figure 00000006
and
Figure 00000007
) in a plane parallel to the plane of mirror 4, relative to its window 4.1 so that the PSL beam, after passing through window 4.1 in the mirror and the open window 5.1 in the diaphragm, falls into the corresponding zone of the input / output window of the MA.

По разности координат определяют угловые отклонения а'xi и а'yi, соответственно в плоскостях XOZ и YOZ, для каждого из шести (i=1, 2 …6) направлений отраженных уголковым отражателем пучков ПСЛ, относительно направления падающего на УО пучка ПСЛ, какFrom the coordinate difference, the angular deviations a ' xi and a ' yi are determined, respectively, in the XOZ and YOZ planes, for each of the six (i = 1, 2 ... 6) directions of the PSL beams reflected by the angular reflector, relative to the direction of the PSL beam incident on the UO, as

Figure 00000010
Figure 00000010

гдеWhere

x'i и y'i - координаты изображения автоколлимационной марки автоколлиматора вдоль осей О'Х' и O'Y', первое положение УО,x ' i and y' i are the coordinates of the image of the autocollimation mark of the autocollimator along the axes O'X 'and O'Y', the first position of the UO,

хʺi и yʺi - координаты изображения автоколлимационной марки автоколлиматора вдоль осей О'Х' и O'Y', после поворота УО на 180°, второе положение,xʺ i and yʺ i are the coordinates of the image of the autocollimation mark of the autocollimator along the O'X 'and O'Y' axes, after turning the MA by 180 °, the second position,

ƒ' - фокусное расстояние объектива автоколлиматора,ƒ 'is the focal length of the autocollimator lens,

по формулам вычисляют угловые погрешности δ1, δ2 и δ3 двугранных углов УО:the formulas calculate the angular errors δ 1 , δ 2 and δ 3 of the dihedral angles of UO:

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

гдеWhere

δ1 - угловая погрешность между первой и второй отражающими гранями,δ 1 is the angular error between the first and second reflective faces,

δ2 - угловая погрешность между второй и третьей отражающими гранями,δ 2 is the angular error between the second and third reflective faces,

δ3 - угловая погрешность между третьей и первой отражающими гранями,δ 3 is the angular error between the third and first reflecting faces,

n - показатель преломления.n is the refractive index.

Предлагаемые способ и устройство являются более эффективными по сравнению с известными способом и устройством. В отличие от известного технического решения в данном решении обеспечивается высокая точность измерения углов между направлениями отраженных УО пучков ПСЛ и направлением падающего на УО пучка ПСЛ. Также в данном техническом решении исключаются погрешности измерений, связанные с наложением автоколлимационных изображений для пучков ПСЛ, выходящих из всех шести зон входного/выходного окна УО. При этом, по сравнению с известным техническим решением, обеспечивается повышение точности измерений двугранных углов УО в два раза за счет повторного получения изображения автоколлимационной марки от зеркала после поворота УО на 180°.The proposed method and device are more effective than the known method and device. In contrast to the known technical solution, this solution provides high accuracy in measuring the angles between the directions of the reflected PSL beams and the direction of the PSL beam incident on the PS. Also, in this technical solution, measurement errors associated with the imposition of autocollimation images for PSL beams emerging from all six zones of the input / output window of the EO are eliminated. Moreover, in comparison with the known technical solution, the accuracy of measuring the dihedral angles of the UO is doubled due to the repeated acquisition of the image of the autocollimation mark from the mirror after the UO is rotated through 180 °.

ЛитератураLiterature

1. Тудоровский А.И. Отражательная система с тремя взаимно перпендикулярными плоскостями в случае небольших отклонений углов от прямых. Труды ГОИ, XIV, 1941.1. Tudorovsky A.I. A reflective system with three mutually perpendicular planes in the case of small deviations of angles from straight lines. Proceedings of the GOI, XIV, 1941.

2. Мейтин В.А. Способ определения погрешностей изготовления прямых двугранных углов зеркально-призменных элементов и устройство для его осуществления. Авт. свид-во 693110. Бюл. изобр. №39, 1979 г.2. Meytin V.A. A method for determining manufacturing errors of direct dihedral angles of mirror-prism elements and a device for its implementation. Auth. certificate 693110. Bull. fig. No. 39, 1979

Claims (16)

1. Способ измерений угловых параметров уголкового отражателя (УО), при котором пучок параллельных световых лучей (ПСЛ) из автоколлиматора направляют на выбранную зону входного/выходного окна УО, равную одной шестой площади входного/выходного окна УО, который после отражения в УО направляют на плоское зеркало, отражают от него и возвращают по тому же пути обратно в автоколлиматор с объективом и микрометром, расположенным в фокальной плоскости объектива автоколлиматора, и измеряют микрометром координаты изображения автоколлимационной марки автоколлиматора, отличающийся тем, что плоскость входного/выходного окна УО связывают с системой координат OXYZ, у которой точка О начала координат совпадает с проекцией вершины УО на плоскость входного/выходного окна, ось OZ перпендикулярна плоскости входного/выходного окна УО и направлена по направлению от вершины к плоскости входного/выходного окна, ось ОХ параллельна проекции ребра УО, образованного пересечением первой и второй отражающих граней, на плоскость входного/выходного окна УО и направлена по направлению от точки О к ребру УО, образованному пересечением третьей отражающей грани с плоскостью входного/выходного окна, фокальную плоскость объектива автоколлиматора связывают с системой координат X'O'Y', у которой оси О'Х' и O'Y' соответственно параллельны плоскостям XOZ и YOZ, пучок ПСЛ, направленный из автоколлиматора на выбранную зону входного/выходного окна УО, предварительно пропускают через окно в плоском зеркале, при этом над выбранной зоной входного/выходного окна УО ориентируют одну из двух открытых симметричных зон непрозрачной диафрагмы так, чтобы полностью открылась выбранная зона на входном/выходном окне УО для прохода пучка ПСЛ из автоколлиматора, кроме того, измерения микрометром координат изображения автоколлимационной марки автоколлиматора ведут для шести зон (i=1, 2, …6) входного/выходного окна УО дважды, т.е. для каждого из двух положений УО, где второе положение отличается от первого на разворот УО вместе с диафрагмой на угол 180° вокруг оси, параллельной падающему на УО пучку ПСЛ и проходящей через центр окна в плоском зеркале и центр открытой зоны диафрагмы, затем по разности координат определяют угловые отклонения a'xj и a'yi, соответственно в плоскостях XOZ и YOZ, для каждого из шести (i=1, 2, …6) направлений отраженных УО пучков ПСЛ, относительно направления падающего на УО пучка ПСЛ, как1. A method of measuring the angular parameters of a corner reflector (UO), in which a beam of parallel light rays (PSL) from the autocollimator is sent to the selected zone of the input / output window of the UO, equal to one sixth of the input / output window of the UO, which, after reflection in the UO, is sent to a flat mirror is reflected from it and returned along the same path back to the autocollimator with a lens and a micrometer located in the focal plane of the lens of the autocollimator, and the image coordinates of the autocollimation mar are measured with a micrometer ki autocollimator, characterized in that the plane of the input / output window of the MA is associated with the coordinate system OXYZ, at which the point O of the origin coincides with the projection of the vertex of the MA on the plane of the input / output window, the OZ axis is perpendicular to the plane of the input / output window of the MA and is directed in the direction from the top to the plane of the input / output window, the axis OX is parallel to the projection of the rib of the RO, formed by the intersection of the first and second reflective faces, on the plane of the input / output window of the RO and is directed from the point O to the edge О, formed by the intersection of the third reflecting face with the plane of the input / output window, the focal plane of the lens of the autocollimator is associated with the coordinate system X'O'Y ', in which the axes O'X' and O'Y 'are parallel to the XOZ and YOZ planes, PSL beam directed from the autocollimator to the selected zone of the input / output window of the MA, is preliminarily passed through a window in a flat mirror, while one of the two open symmetric zones of the opaque diaphragm is oriented above the selected zone of the input / output window of the MA so that a selected zone was opened on the input / output window of the MA for the passage of the PSL beam from the autocollimator, in addition, the micrometer measures the coordinates of the image of the autocollimation mark of the autocollimator for six zones (i = 1, 2, ... 6) of the input / output window of the MA twice; . for each of the two positions of the MA, where the second position differs by turning the MA together with the aperture 180 ° around the axis parallel to the PSL beam incident on the MA and passing through the center of the window in a flat mirror and the center of the open zone of the diaphragm, then according to the coordinate difference determine the angular deviations a ' xj and a' yi , respectively, in the XOZ and YOZ planes, for each of the six (i = 1, 2, ... 6) directions of the reflected PSL beams, relative to the direction of the PSL beam incident on the PO, as
Figure 00000014
Figure 00000014
 гдеWhere х'i и y'i - координаты изображения автоколлимационной марки автоколлиматора вдоль осей О'Х' и O'Y', первое положение УО,x ' i and y' i are the coordinates of the image of the autocollimation mark of the autocollimator along the axes O'X 'and O'Y', the first position of the UO, хʺi и уʺi - координаты изображения автоколлимационной марки автоколлиматора вдоль осей О'Х' и O'Y', после поворота УО на 180°, второе положение,h"u" i and i - coordinates of the image of the brand autocollimation autocollimator along axes O'x 'and O'Y', after rotating UO 180 °, a second position, ƒ' - фокусное расстояние объектива автоколлиматора,ƒ 'is the focal length of the autocollimator lens, по формулам вычисляют угловые погрешности двугранных углов УО:the formulas calculate the angular errors of the dihedral angles of UO:
Figure 00000015
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000017
 гдеWhere δ1 - угловая погрешность между первой и второй отражающими гранями,δ 1 is the angular error between the first and second reflective faces, δ2 - угловая погрешность между второй и третьей отражающими гранями,δ 2 is the angular error between the second and third reflective faces, δ3 - угловая погрешность между третьей и первой отражающими гранями,δ 3 is the angular error between the third and first reflecting faces, n - показатель преломления.n is the refractive index. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее предметный столик с установленным на нем испытуемым УО, автоколлиматор с объективом и микрометром, расположенным в фокальной плоскости объектива автоколлиматора, и плоское зеркало, жестко скрепленное с автоколлиматором и установленное по ходу лучей, отраженных от УО, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит непрозрачную диафрагму, с двумя открытыми симметричными зонами, с возможностью разворота диафрагмы для ориентирования двумя симметричными открытыми зонами над двумя любыми симметричными зонами входного/выходного окна УО, при этом плоское зеркало выполнено с окном, обеспечивающим пропускание пучка ПСЛ из автоколлиматора к одной из открытых зон на входном/выходном окне УО, предметный столик с установленным на нем испытуемым УО выполнен с возможностью подвижек по двум взаимно перпендикулярным направлениям в плоскости, перпендикулярной к направлению пучка ПСЛ из автоколлиматора, и с возможностью поворота вокруг оси этого пучка, причем отверстие в плоском зеркале выполнено так, что в него вписывается только одна проекция, по направлению падающих лучей, от одной из открытых зон на входном/выходном окне УО.2. The device for implementing the method according to claim 1, containing a stage with the test subject UO installed on it, an autocollimator with a lens and a micrometer located in the focal plane of the autocollimator lens, and a flat mirror rigidly attached to the autocollimator and mounted along the rays reflected from UO, characterized in that the device further comprises an opaque diaphragm, with two symmetrical open zones, with the ability to turn the diaphragm to orient two symmetric open zones on hell with any two symmetric zones of the input / output window of the MA, while the flat mirror is made with a window that allows the transmission of the PSL beam from the autocollimator to one of the open zones on the entrance / exit window of the MA, the object table with the test MA installed on it is made with the possibility of movement along two mutually perpendicular directions in a plane perpendicular to the direction of the PSL beam from the autocollimator, and with the possibility of rotation around the axis of this beam, and the hole in the flat mirror is made so that it fits INDICATES only one projection, in the direction of the incident rays from one of the open areas on the input / output window UO.
RU2018144975A 2018-12-19 2018-12-19 Method for angular reflector angular parameters measurement and device for its implementation RU2697436C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018144975A RU2697436C1 (en) 2018-12-19 2018-12-19 Method for angular reflector angular parameters measurement and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018144975A RU2697436C1 (en) 2018-12-19 2018-12-19 Method for angular reflector angular parameters measurement and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2697436C1 true RU2697436C1 (en) 2019-08-14

Family

ID=67640480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018144975A RU2697436C1 (en) 2018-12-19 2018-12-19 Method for angular reflector angular parameters measurement and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2697436C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114413931A (en) * 2021-12-31 2022-04-29 湖北省地震局(中国地震局地震研究所) I-angle measuring method of horizontal alignment accompany-examining device
CN117490571A (en) * 2024-01-02 2024-02-02 中国石油大学(华东) Double-plane mirror installation error measurement method for mirror image vision measurement system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3936194A (en) * 1974-05-31 1976-02-03 Lipkins Morton S Method and device for assembling hollow retroreflectors
SU511520A1 (en) * 1974-01-28 1976-04-25 Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики Opto-electronic device to control the angular rotation of the object
SU769316A1 (en) * 1977-01-04 1980-10-07 Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики Device for monitoring object rotation angles
SU879298A1 (en) * 1979-11-11 1981-11-07 Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики Optical electronic device for checking object angular turn
RU2674305C1 (en) * 2018-01-16 2018-12-06 Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Системы прецизионного приборостроения" (АО "НПК "СПП") Method of correction of directions of reflected by prism corner reflectors of beams of parallel light rays

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU511520A1 (en) * 1974-01-28 1976-04-25 Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики Opto-electronic device to control the angular rotation of the object
US3936194A (en) * 1974-05-31 1976-02-03 Lipkins Morton S Method and device for assembling hollow retroreflectors
SU769316A1 (en) * 1977-01-04 1980-10-07 Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики Device for monitoring object rotation angles
SU879298A1 (en) * 1979-11-11 1981-11-07 Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики Optical electronic device for checking object angular turn
RU2674305C1 (en) * 2018-01-16 2018-12-06 Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Системы прецизионного приборостроения" (АО "НПК "СПП") Method of correction of directions of reflected by prism corner reflectors of beams of parallel light rays

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114413931A (en) * 2021-12-31 2022-04-29 湖北省地震局(中国地震局地震研究所) I-angle measuring method of horizontal alignment accompany-examining device
CN114413931B (en) * 2021-12-31 2023-12-22 湖北省地震局(中国地震局地震研究所) I angle measuring method of horizontal alignment accompany detector
CN117490571A (en) * 2024-01-02 2024-02-02 中国石油大学(华东) Double-plane mirror installation error measurement method for mirror image vision measurement system
CN117490571B (en) * 2024-01-02 2024-03-22 中国石油大学(华东) Double-plane mirror installation error measurement method for mirror image vision measurement system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110207588B (en) Method for assembling and adjusting optical vertex aiming device of pyramid prism
CN102385170B (en) Optical system for measuring and regulating center deviation of optics lens at high precision
US20140340691A1 (en) Enhancements to integrated optical assembly
CN109029925A (en) It is a kind of for aim at monitoring telescope optic axis block prism light calibration device
RU2697436C1 (en) Method for angular reflector angular parameters measurement and device for its implementation
CN102679912A (en) Auto-collimator based on differential comparison principle
CN112325802B (en) Two-dimensional small-angle laser measurement method and device based on common-path difference and self-zero calibration
US20230417543A1 (en) Optical-based validation of orientations of surfaces
CN104748720A (en) Space angle measuring device and space angle measuring method
CN105675615A (en) High-speed large-range high-resolution imaging system
CN105092212B (en) Array corner reflector pointing accuracy measuring system and method
CN205352958U (en) High -speed high resolution imaging system on a large scale
CN209927289U (en) Calibration device for optical channel parallelism of multispectral imaging system
US6219146B1 (en) Laser reflector alignment
US4425041A (en) Measuring apparatus
CN209606724U (en) A kind of 4f system device for precision regulating
US3323417A (en) Testing apparatus for optical lenses
RU2674305C1 (en) Method of correction of directions of reflected by prism corner reflectors of beams of parallel light rays
CN208350332U (en) For aiming at the block prism light calibration device of monitoring telescope optic axis
CN205505988U (en) Long -range optical surface shape of face detector
CN218066329U (en) Ultra-long-distance high-precision micro-nano displacement measuring device
JP2002048673A (en) Physical quantity measuring method of optical element or optical system
US11747137B2 (en) Optical-based validation of orientations of internal facets
CN112325803B (en) Common-path difference-based laser measurement method and device for change of included angle of polyhedral workpiece
RU2369835C1 (en) Laser profilometre