SU1388713A1 - Способ измерени угла поворота издели - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  за счет определени  значени  базы между подвижными парами уголковых отражателей. Провод т измерени  углов в диапазоне 360° с помощью расположенных по кругу в плоскости измерений т+1 интерферометров, установленных на статоре m уголковых отражателей , выполненных в виде двух скреп- леннь1Х вершинами трехгранных углов и установленных на роторе, св занном с объектом. В плоскости измерений устанавливают оптически св занные неподвижный автрколпиматор и многогранную призму с количеством граней m(m+1) жестко св занную с ротором и задающую углами между нормал ми к ее зеркальным гран м рабочие диапазоны соответствующих интерферометров. При этом поочередно поворачивают ротор на угол 360 и устанавливают многогранную призму в т/2 рабочих положений . Световые лучи от лазера 1, пройд  телескопическую систему 2, попадают на светоделительную пирамиду 3, после которой радиально направл ютс  к отражательным призмам 4. После призм 4 в каждом из m интерферометров световой пучок попадает на светоделительные элементы 5, зеркала 6 и уголковые отражатели. Диаметрально противоположные отражатели замыкают рабочие плечи интерферометров по нониусной системе, что обеспечивает диапазон измерени  одним интерферометром 360 /m(m+1) . Измерени  провод т дл  т/2 положений многогранной призмы 11. Суммируют число интерференционных полос дл  каждой пары отражателей в m+t интерферометрах дл  всех начальных положений многогранной призмы и определ ют длину каждой базы интерферометра как частного от делени  суммы разностей хода, полученных при измерении данной базой в диапазоне 360°, на число Ti. Найденное значение каждой базы учитывают при определении угла поворота объекта . 2 ил. /г (Л со СХ) ро -. 00

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  контрол  углоизмерительных приборов.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  за счет определени  значени  базы между несколькими парами уголковых отражателей и учета их значени  при определении угла по- ворота объекта.

На фиг. 1 изображена принципиальна  схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - схема расположени  интерферометров и отражателей.

Устройство содержит источник 1 излучени , например лазер, телескопическую систему 2, светоделитель- ную пирамиду 3, (т+1) отражательных призм 4 типа БГ-180, (т+1) двухлуче- вых интерферометров, каждый из которых включает светоделительный элемент 5 и зеркало 6, установленное в одной из двух ветвей интерферометра и направл клцее излучение в ней параллельно другой ветви, m уголковых отражателей 7, расположенных попарно, (т+1) фотоприемников 8, ротор 9, на котором равномерно по кругу установ- лены уголковые отражатели, статор 10, на котором установлены (т+1) двухлучевых интерферометров, многогранную призму 11 с числом граней, равным mk (m+1) , и автоколлиматор 12, оптически св занный с многогранной призмой, установленной на оси ротора.

Уголковые отражатели расположены попарно, причем базовое рассто ние между вершинами каждой пары отражателей равно В, В г, Вэ нВ.

Кажда  из призм 4 оптически св зана с одним из светоделительных элементов 5 двухлучевых интерферо- метров.

Способ осуществл ют следующим образом.

Световые лучи от источника 1, например лазера, пройд  теле- с копическую систему 2 и отражатель, попадают на светоделительную пирамиду 3, после которой разделенные пучки радиально направл ют к соответствующим отражательным призмам 4. После призм 4 в каждом из интерферометров световой пучок попадает на светоделительный элемент 5 и делитс  на два светоных пучка. Первый свтовой пучок, пройд  светоделительный элемент, попадает на один из уголковых отражателей 7. Второй световой пучок, отразившись от отражател  7 и зеркала 6, попадает на вто- фой отражатель 7, расположенньш диаметрально противоположно первому. Отразившись от пары уголковых отражателей и пройд  светоделительный элемент два световых пучка образуют нестационарную интерференционную картину при вращении ротора 9. Интерференционные полосы регистрируют фотоприемниками 8, с которых сигналы поступают в электронньй блок обработки информации (не показан).

Количество интерферометров прин то равным.(т+1)9, а количество уголковых отражателей - , что приводит к разделению кругов ротора и статора на р д одинаковых секторов с углами и соответственно. При повороте ротора диаметрально противоположные уголковые отражатели поочередно замыкают рабочие плечи интерферометров по нониусной системе, что обеспечивает измерение углов одним интерферометром в диапазоне 12,5°. После отработки одного из интерферометров электронный блок по сигналам автоколлиматора отктйочает поступление от него сигналов и подключает другой, имеющий угловую разность в исходном положении с соответствующей парой уголковых отражателей, равную 5. Измер емый угол одним интерферометром определ етс  как отношение измерени  разности хода, вносимой поворотом ротора, к длине данной базы. При этом многогранна  приз ма устанавливаетс  в рабочее положение таким образом, что задает углами между нормал ми к ее зеркальным гран м рабочие диапазоны определенных ;Интерферометров.

При повороте ротора производ т счет полос первым интерферометром при его работе с парой уголковых отражателей, базовое рассто ние между вершинами которых равно В в диапазоне , определ емом нормал ми к гран м угла многогранной призмы 11 (при согласованном положении нормалей к отражающим поверхност м с визирной осью автоколлиматора последний вырабатывает управл ющий сигнал на отключение счета полос первым интерферометром и включение счета полос вторьм интерферометром).

При повороте ротора против часовой стрелки каждым интерферометром поочередно будут измер тьс  следую- 1цие разности хода:

т . т 1 . т ,

11 11 - -iS

т 9т

LS,; L ti;

т т т

-Tij «4 91 - ia - iK - 94

К 94

где k - комар базового рассто ни ; j - номер интерферометра; i - номер угла многогранной призмы , в пределах которой оп- редел лась данна  разность хода.

Затем многогранную призму поворачивают на угол, равный 5°, устанавливают ее во второе рабочее положение и определ ют следующие разности хода

тг.т5.т.тг.т .т .

11 11 35 44 5l

т6.т9.т10.т11 т1 Tt - 73 84 91 П JK 9

Далее многогранную призму поочередно поворачивают на углы, равные 10 и 15, и дл  третьего и четвертого ее положений определ ют разности хода:

т.т.. 7Z Л 44 - 51

Т . т 8 . Г . 51 Cf - З

. 11 . т 1 .

i

Ч .L .

1 jk

iL

)k

т5.т4.т .т8. г-if 33 44   «

S.Tt.T . г-if 33 44 Я « (г

т 11 . т 1 . т ЭI т

- 84 91 - f2 - 44

1-

Из анализа суммы разностей хода, полученных при четырех сери х измерений , следует, что каждое базовое рассто ние между вершинами уголковых отражателей использовано при измерени х во всех угловых диапазонах, определ емых нормал ми к гран м призмы что соответствует изменению разности хода дл . каждой базы при ее повороте на угол, равный 360°. Таким образом , сумма разностей хода, полученна в четырех сери х измерений Дл  каждой длины базы, определ ет длину окружности , описанной вершинами уголковых отражателей.

Длицу каждой базы определ ют по

I:L,

в,

J2

Т7

.sL;

ripvi контроле угла поворота издели  операции по измерению разности хода повтор ютс , его значени  определ ютс  по формуле

L ,

м 1 г

arcsin

1

В;

15

20

25

30

35

45

40 ,   50 55

,де М - любое целое число от 1 до 72.

С целью повышени  точности измерений при измерении разностей хода учитываютс  поправки из-за криволи- нейности перемещений уголковых отражателей , функционально завис щие от угла поворота.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ измерени  угла поворота издели , заключающийс  в том, что располагают на роторе равномерно по кругу m попарно диаметрально противоположных отражателей, а на статоре - (т+1) двухлучевых интерферометров равномерно вокруг poToph, направл ют колли- мированный монохроматический пучок излучени  в (т+1) интерферометров, поворачивают ротор с отражател ми и последовательно замыкают двухлуче- вые интерферометры на различные пары отражателей, измер ют число интерференционных полос в каждом интерферометре и определ ют угол поворота объекта по отношению суммарного числа интерференционных полос в интерферометрах к базовому рассто нию между вершинами диаметрально противоположных отражателей, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений, дл  определени  базового рассто ни  каждой пары диаметрально противоположных отражателей располагают на роторе многогранную призму с числом граней, ра-в ным т(га+1), направл ют излучение автоколлиматора на нее, поворачивают ротор на 360° и последовательно сов мещают изображение автоколлимационной марки от каждой из граней призмы с самой маркой, одновременно измер ют число полос в каждом интерферометре в диапазоне двум  совмещенными автоколлимационными изображени ми марки, формируемыми от соседних гра5- 13887

   ней призмы, in/2 раз дискретно поворачивают призму на угол, равньй углу между ее соседними гран ми, после каждого поворота призмы производ т разворот ротора на 360°и вновь Измер ют число полос в каждом интерферометре , суммируют число интерференционных полос в каждом из (т+1) ий-, терферометров дл  га/2 положений приз-to

   мы при замыкании их на одну и ту же пару уголковых отражателей, преобразуют суммарное число интерференционных полос дл  каждой пары отражателей в разность хода между интерферип рующими лучами и определ ют длину каждого базового рассто ни  как частное от делени  соответствующей разности хода на число if .

   .

   ю

   Фиг. 2