SU1422208A1 - Автоколлимационное углоизмерительное устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к оптико- электронному приборостроению и предназначено дл  автоматического измерени  угла наклона объекта в трех плоскост х . Устройство представл ет собой оптически св занные между собой источник излучени  1, коллимируюЕШй объектив 2, светоделительный Элемент 3, пол ризационный отражательный элемент 4 с трем  плоскост ми пол ризации , вращающийс  анализатор 5, овето- расщепитель 6 в виде триппель-призмы с интерференционными пол ризуклдими покрыти ми на рабочих гран х, три фотоприемника 7, предусилитепь 8 и электронный блок обработки и управле- ни  9. Световой поток, отраженный от каждой грани светорасщепител  6, попадает на соответствующий фотоприемник 7 и затем электронным блоком обработки и управлени  9 сравниваютс  электрические сигналы от трех фотоприемников 7. При любом наклоне отражательного элемента 4 соотношение световых потоков на фотоприемниках 7 изменитс , а при развороте вокруг оптической оси изменитс  начало отсчета фаз, что зафиксируетс  электронным блоком обработки и управлени  9, который обрабатывает сигналы и дает соответствующую команду на исполнительный механизм, св занный с контролируемым объектом. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Is3 Ю

tc

О 00

Изобретение относитс  к области оптико-электронного приборостроени ., а конкретнее к приборам, использующимс  в системах дистанционного измерени  углов поворота объектов.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей за счет измерени  углов наклона контролируемого объекта в трех плоскос- :т х.

: На чертеже дано предлагаемое устройство .

Автоколлимационное углоизмеритель- ное устройство содерзкит источник 1 излучени 5 коллимирующий объектив 2. светодехпительный гэлемент 3, отража- :тельный элемент 4, установленньш на на контролируемом объекте, анализатор 5,, светорасщепитель 6 , три фотоприемника 7 с предусилнтел ми 8 и электронный блок 9.

Автоколлимахщонное углоизмеритель нее устройство работает следующим образом .

Излучение от источника 1 излучени  коллимирую1 щм объективом 2 формируетс  в виде параллельного пучка света, проходит через светоделитель- ный элемент 3 и попадает на укреплен ный на объекте отражательный элемент 4. Пучок света, падающтлй ка отражательный элемент 4, выполненный в виде триппель-призмы, проходит через входную грань триппель-призмы. попа- дает на одну из рабочих ее граней, где раздел етс  на две взаимно-орто- гональных пол ризованньк составл ющих . Одна составл юща ,, плоскость колебани  электрического вектора кото-рой лежит в плоскости иаденк  (Р--сос тавл юща ), проходит через интерференционное пол ризующее покрытие, поглощаетс  черным покрытием, нане- сенШ)1м на дополнительных элементах; и в дальнейшем в работе не участвует

Друга  составл юща , плоскость ко лебаний электрического вектора ко го-- рой лежит перпендикул рно плоскости падени  (S-составл юща ), отразитс  от пол ризующего покрыти . Затем S-- составл юща  отразитс  от второй, за тем от третьей взаимно-перпендикул рных граней и выйдет через входную грань.

В итоге плоскость колеба1ш  электрического вектора, выход щего из триппель-призмь пучка света., определ етс  плоскостью падени  последней

0

5

5

n ,

0

5

Э

отражающей грани. Поэтому вьт едший пучок света пол ризован в трех плоскост х . Причем плоскости колебаний электрического вектора суммарного выходного пучка света расположень5 под углом 120 друг к другу.

При нормальном (нулевом, исходном ) угле падени  света на входнхто грань амплитудные значени  интенсив- ностей будут paBHbi, а фазовые отношени  вышедшего плоско-пол ризованного света будут симметричны. При заклоне отражательного элемента соотношение амплитудных значений ннтенсивностей и фазовых отношений изменитс  строго пропорционально углам заклона контролируемого объекта в трех плоскост х .

Возвращенньш пол ризованный пучок света отралсаетс  от светоделительно- го элемента 3 и попадает на анализатор 5 (вращазоищйс  пол ризатор либо кювету, заполненную -ла-щко-кристалли-. ческим веществом) , шюскость пол ризации которого измен етс , Например по синусоиде,

Прошедший анализатор световой поток оказываетс  промодулированным дл  кажд,ой из трех плоскостей пол рк-. 3ации по- своему-.

Затем световой пучок поп-адаег на светорасщепитель 6, где пучок света разделитс  трем  гран ми светорасще- пи:тел  6 и попадет на три фотоприемника 7.

Поскольку от отражательного элемента 4 отражаетс  только 3 состав- хшюща , котора  полностью отразитс  от соответствующей г рани сзеторасще- пител  то возмо «ное по вление Р-пос- тавл ющей  вл етс  отрицательн :.1М фактором э но 11ол рнзуюЕ1,ее интерференционное покрытие светорасщепител  6 Пропустит Р-составл ющую, котора  в д-альнейшем участи  в работе принимать не будет.

Электрический сигнал от фотоирием1шка. 7 и предусилител  8 поступает в электронгшй блок обработки информации и управлени , который электрически св зан с управл ющим элементом анализа Т ора 5, например с двигателем., управл ющим враиеьшем анализатора 5 благодар  чему мрду- /шруетс  каждый из трех сигналов и определ етск качало отсчета фаз.

Таким образом, с помош.Ьгз электронного блока 9 в любой момент времени

можно определить амплитудное значе- 1ше сигнала с каждого фотоприемника 7,.

Зна  начальное положение фазы вращени  анализатора 5, можно определить фазовые соотношени , однозначно св занные с положением плоскостей пол ризации.

Тем самым могут быть вычислены углы заклона контролируемого объекта ,в каждой из трех плоскостей: в плоскости , перпендикул рной падающему колли- мированному пучку, и в двух других плоскост х, перпендикул рных двум любым ребрам входного окна отражательного элемента.

С электронного блока электрические сигналы подаютс  на исполнительный механизм (не показан), св занный с объектом.

Ф

ормула изобретени  1. Автоколлимационное углоизмери- тельное устройство, содержащее источ- ник излучени , за которым по. ходу луча установлены объектив, светодели- тельньй элемент, отражат ельный элемент , размещенный на контролируемом объекте, выполненный в виде триппель- призмы с нанесенными на ее грани интерференционными пол ризующими покрыти ми , установленные за светоделителем перпендикул рно оптической оси анализатор и фотоприемник с предуси- лителем, подключенный к электронному блоку обработки информации и управ

0

5

0

5

0

5

лени , от-личающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможнбстей за счет измерени  углов наклона контролируемого объекта в трех плоскост х, дополнительно введены светорасщепитель, выполненный в виде трехгранной пирамиды, размещенный за анализатором и обращенный к нему верщиной и два фотоприемника с предусилител ми, установленные за каждой из граней светорасще- пител , подключенные к элeктpoннo fy блоку, а анализатор выполнен с возможностью вращени  относительно опти- ческой оси, при этом его управл ющий элемент подключен к электронному блоку ..

2. Устройство по п.1, о т л и - чающеес  тем, что, с целью повьшени  надежности и точности измерений , плоскости пол ризации интерференционных пол ризующих покрытий, нанесенных на рабочие грани пирамиды, совпадают с плоскоcт  ш. пол ризации интерференционных покрытий, нанесенных на грани триппель-приз й1 при начальном положении контролирующего объекта.

3. Устройство по п.1, о т л и - чающеес  тем, что, с. целью повышени  точности измерега й, анализатор выполнен в виде оптической кюветы , заполненной жидкокристаллическим веществом, а прозрачные электроды , расположенные на окнах кюветы, подключены к электронному блоку.

Claims (3)

1. Формула изобретения

   1. Автоколлимационное углоизмерительное устройство, содержащее источник излучения, за которым по. ходу луча установлены объектив, светоделительный элемент, отражательный элемент, размещенный на контролируемом объекте, выполненный в виде триппельпризмы с нанесенными на ее грани интерференционными поляризующими покрытиями, установленные за светоделителем перпендикулярно оптической оси анализатор и фотоприемник с предусилителем, подключенный к электронному блоку обработки информации и управления, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения углов наклона контролируемого объек-

   5 та в трех плоскостях, дополнительно введены светорасщепитель, выполненный в виде трехгранной пирамиды, размещенный за анализатором и обращенjq ный к нему вершиной и два фотоприемника с предусилителями, установленные за каждой из граней светорасщепителя, подключенные к электронному блоку, а анализатор выполнен свозjg можностью вращения относительно оптической оси, при этом его управляющий элемент подключен к электронному блоку. . '
2. 2. Устройство по π.1, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения надежности и точности измерений, плоскости поляризации интерференционных поляризующих покрытий, нанесенных на рабочие грани пирамиды,

   25 совпадают с плоскостями, поляризации интерференционных покрытий, нанесенных на грани триппель-призмы при начальном положении контролирующего объекта.
3. 3. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что, с. целью повышения точности измерений, анализатор выполнен в виде оптической кюветы, заполненной жидкокристаллическим веществом, а прозрачные электроды, расположенные на окнах кюветы, подключены к электронному блоку.