SU1290062A1

SU1290062A1 - Optroelectronic device for spatial positioning of object

Info

Publication number: SU1290062A1
Application number: SU843793276A
Authority: SU
Inventors: Юрий Анатольевич Губин; Валерий Алексеевич Новиков; Эрнст Дмитриевич Панков; Александр Николаевич Тимофеев
Original assignee: Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики; Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова
Priority date: 1984-09-25
Filing date: 1984-09-25
Publication date: 1987-02-15

Abstract

Изобретение позвол ет контролировать пространственное положение объекта в мелиоративном строительстве и робототехнике. Цель изобретени - упрощение устройства за счет исключени необходимости подвода питающих напр жений к подвижной части устройства, предназначенной дл скреплени с позиционируемым объектом. Формируют два параллельных линейно пол ризованных пучка излучени с частотами fi и fa с помощью двух источников измерени 1, 2, питаемых генератором 3 электрических колебаний, и двух взаимно перпендикул рно ориентированных линейных пол ризаторов 4, 5, каждый из которых установлен по ходу излучени одного из источников . Пространственно совмещают пучки светоделителем 6 и первым объективом , направл ют их на зеркально-линзовый отражатель 11, предназначенный дл скреплени с контролируемым объектом. Анализатором 9, выполненным из двух симметричных частей в виде двух пол роидных пленок на зеркале 10, расположенном в фокальной плоскости объектива 8 зеркально- линзового отражател 11, пространственно раздел ют отраженные от ЗЛО пучки на два, формиру равносигнальную зону между световозвращенными пучками. Принимают световозвращенные пучКи с частотами fi и fo излучени объективом 7, который строит изображение обоих пучков на фотоприемнике 13. Усиленный фотосигнал поступает в блок обработки 14, в котором по разности величины сигналов от двух источников излучени суд т о пространственном положении объекта. 1 ил. « (Л IND со о N3The invention allows controlling the spatial position of the object in land reclamation and robotics. The purpose of the invention is to simplify the device by eliminating the need for supplying power to the moving part of the device to be attached to the object to be positioned. Two parallel linearly polarized radiation beams with frequencies fi and fa are formed using two measurement sources 1, 2 fed by an oscillator 3 of electrical oscillations and two mutually perpendicularly oriented linear polarizers 4, 5, each of which is installed along one of sources. Spatially, they combine the beams with a beam splitter 6 and the first lens, directing them to a mirror-lens reflector 11 designed to be attached to a controlled object. The analyzer 9, made of two symmetrical parts in the form of two polaroid films on the mirror 10, located in the focal plane of the objective 8 of the mirror-lens reflector 11, spatially separates the beams reflected from the EVL into two, forming an equisignal zone between the retroreflected beams. Retroreflected beams are received with frequencies fi and fo of radiation by a lens 7, which builds an image of both beams on a photodetector 13. The amplified photosignal enters processing unit 14, in which the spatial position of the object is judged by the difference in magnitude of signals from two radiation sources. 1 il. "(L IND s o N3

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано при контроле пространственного положени объекта в мелиоративном строительстве и робототехнике .The invention relates to a measurement technique and can be used in monitoring the spatial position of an object in land reclamation construction and robotics.

Цель изобретени - повышение точности измерени за счет исключени необходимости подвода питающих напр 5кений к подвижной части устройства, предназначенной дл скреплени с позиционируемым объектом.The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurement by eliminating the need for supplying power to the device for moving to the movable part of the device intended for bonding with the object to be positioned.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.The drawing shows a diagram of the proposed device.

Устройство содержит два источника излучени 1 и 2, генератор 3 электрических сигналов, линейные пол ризаторы 4 и 5, светоделитель 6, первый 7 и второй 8 объективы , в фокальной плоскости объектива 8 установлен анализатор 9 и зеркало 10, образуюш,ие с объективом зеркально-линзовый отражатель 11. Кроме того, устройство содержит второй светоделитель 12, фотоприемник 13, расположенный в фокальной плоскости первого объектива 7, и блок 14 обработки электрических сигналов с фотоприемника . Граница раздела двух частей анализатора 9 проходит через оптическую ось устройства. Источники излучени I и 2 расположены ортогонально между собой и установлены в фокальной плоскости объектива 7. Зеркально-линзовый отражатель 11 предназначен дл скреплени с позиционируемым объектом. Анализатор 9 выполнен из двух симметричных частей линейных пол ризаторов , например пол роидных пленок. Кажда часть анализатора ориентирована таким образом, что плоскость пропускани ее совпадает с плоскостью пропускани одного из линейных пол ризаторов 4 и 5.The device contains two sources of radiation 1 and 2, a generator of 3 electrical signals, linear polarizers 4 and 5, a beam splitter 6, the first 7 and second 8 lenses, an analyzer 9 and a mirror 10 are installed in the focal plane of the lens 8 lens reflector 11. In addition, the device includes a second beam splitter 12, a photodetector 13 located in the focal plane of the first objective 7, and a block 14 for processing electrical signals from a photoreceiver. The boundary between the two parts of the analyzer 9 passes through the optical axis of the device. The radiation sources I and 2 are orthogonal to each other and are installed in the focal plane of the lens 7. The mirror-lens reflector 11 is designed to bind with the object to be positioned. Analyzer 9 is made of two symmetrical parts of linear polarizers, for example, polaroid films. Each part of the analyzer is oriented so that its transmission plane coincides with the transmission plane of one of the linear polarizers 4 and 5.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Излучение источника 1 с частотой /: и источника 2 с частотой f2, формируемое генератором 3 электрических колебаний, направл ют на один из пол ризаторов 4 и 5 соответственно. Пройд их, излучение от каждого источника преобразуетс в линейно- пол ризованное. Поскольку оси пропускани пол ризаторов ориентированы ортогонально между собой, прошедшие их пучки оказываютс пол ризованными во взаимно перпендикул рных направлени х. Соедин ют прошедшие пучки с помощью светоделител 6, формируют объективом 7 излучение от обоих источников в параллельные пучки, которые посылают на зеркально-линзовый отражатель 11. Вторым объективом 8 оба пучка фокусируютс в его фокальную плоскость . Пройд через одну из частей анализатора 9, каждый из двух пучков излучени отражаетс от зеркала 10 и возвращаетс в объектив 8. Через каждую часть анализатора 9 проходит только излучение, вектор колебаний которых совпадает с осью пропускани данной части анализатора. Так как излучение обоих источников пол ризовано во взаимно перпендикул рных плс.- кост х, кажда часть анализатора пропускает излучение только одного из источников , в результате чего на выходе объектива 8 образуетс оптическа равносигналь- на зона с различной частотой модул ции (информационной окраской). Световозвра- щенное излучение направл ют в объектив 7, который строит изображение обоих отраженных пучков после светоделител 12 на фотоприемнике 13. Усиленный фотосигнал поступает в блок обработки 14, в котором по разности сигналов от двух источников излучени 1 и 2 с fi и /2 суд т о пространственном положении объекта.The radiation of source 1 with frequency /: and source 2 with frequency f2, generated by the electric oscillator 3, is directed to one of polarizers 4 and 5, respectively. Having passed them, the radiation from each source is converted to linear-polarized. Since the transmission axes of the polarizers are orthogonal to each other, their transmitted beams are polarized in mutually perpendicular directions. The transmitted beams are connected using a beam splitter 6, the lens 7 forms the radiation from both sources into parallel beams, which are sent to the mirror-lens reflector 11. The second lens 8 focuses both beams into its focal plane. Passing through one of the parts of the analyzer 9, each of the two beams of radiation is reflected from the mirror 10 and returns to the objective 8. Through each part of the analyzer 9 only radiation passes, the vibration vector of which coincides with the transmission axis of this part of the analyzer. Since the radiation of both sources is polarized in mutually perpendicular plots x, each part of the analyzer transmits radiation from only one of the sources, with the result that at the output of objective 8 an optical equisignal zone with a different modulation frequency (information color) is formed. The light beam is transmitted to the lens 7, which builds an image of both reflected beams after the beam splitter 12 on the photodetector 13. The amplified photosignal enters the processing unit 14, in which the signal difference between the two radiation sources 1 and 2 is fi and / 2 about the spatial position of the object.

Если центр объектива 8 зеркально-линзового отражател 11 расположен на оптической оси объектива и его оптическа ось совпадает с этой осью, то изображени излучателей 1 и 2 занимают симметричное положение относительно границыIf the center of the lens 8 of the mirror-lens reflector 11 is located on the optical axis of the lens and its optical axis coincides with this axis, then the images of the emitters 1 and 2 occupy a symmetrical position relative to the boundary

Q соприкосновени частей анализатора 9. В этом случае поток излучени , ший через одну половину анализатора 9, равен потоку, прошедшему через вторую половину анализатора 9. Следовательно, оптический сигнал, пришедший от зеркальнолинзового отражател на объектив 7 от излучател 1, равен сигналу от излучател 2. Фотоприемник 13 преобразует оптические сигналы в электрические и в этом случае наблюдаетс равенство электрических сигналов разных частот fi и /2. В бло ке 14 обработки информационного сигнала с амплитудно-частотного детектора снимаетс сигнал, равный нулю, что указывает на согласованное положение объекта контрол .Q contact parts of the analyzer 9. In this case, the radiation flux through one half of the analyzer 9 is equal to the flux passing through the second half of the analyzer 9. Consequently, the optical signal coming from the mirror-lens reflector to the lens 7 from radiator 1 is equal to the signal from radiator 2 The photodetector 13 converts the optical signals into electrical ones and in this case the equality of the electrical signals of different frequencies fi and / 2 is observed. In the information signal processing unit 14, a signal equal to zero is detected from the amplitude-frequency detector, which indicates the coordinated position of the test object.

При смещении объекта с зеркально-линзовым отражателем 11 нарушаетс симметри пучков, принимаемых объективом 7, в результате чего в блок 14 обработки с фотоприемника поступают сигналы частот fi и /2 с разной амплитудой. По вели- 0 чине разности сигналов суд т о величине смешени объекта, а по увеличению сигнала той или другой частоты - о направлении смещени .When the object is displaced with a mirror-lens reflector 11, the symmetry of the beams received by the lens 7 is broken, as a result of which the signal processing unit fi and / 2 with different amplitudes come to the processing unit 14. By the magnitude of the difference of the signals, the magnitude of the object's mixing is judged, and by the increase in the signal of one or another frequency, the direction of displacement.

4545

Claims

Invention Formula

An optoelectronic device for spatial positioning of an object containing two radiation sources, a beam splitter, a lens in whose focal plane radiation sources are installed, a second lens designed for bonding with a positionable object, a photodetector, an electrical signal generator connected to both sources of radiation. , and a signal processing unit connected to a photodetector, characterized in that, in order to increase accuracy, it is equipped with two linear polarizations1290062

3

tori, mirror, analyzer and second parts of two parts interconnected

a beam splitter each of polarizers in such a way that the axis of transmission of each

installed between one of the emitters and partly parallel to one of the linear beam splitters, respectively, and one polarizer, respectively, the second light ratio to the other is oriented so the splitter is installed between the first object, that their transmission axis and the first beam splitter, and the photodynamic mirror, are mounted installed in the focal plane

in the focal plane of the second lens, the first lens, in the direction of the radiation analyzer fastened with a mirror and made reflected from the second beam splitter.