SU1508094A1 - Устройство дл задани опорной световой плоскости - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  использовани  в строительстве, а также при монтаже и эксплуатации технологического оборудовани . Целью изобретени   вл етс  повышение точности за счет уменьшени  вли ни  внешних воздействий и стабилизации оптической оси лазера. Устройство состоит из корпуса 1 в двухосном кардановом шарнире на штативе, в котором последовательно установлены на оптической оси лазер 2, окул р 3, поворотное зеркало 5, объектив 4, имеющий возможность возвратно-поступательных движений поперек оптической оси, четырехгранна  пирамидальна  призма 6, дополненна  до плоскопараллельной пластины, пентапризма 9, выполненна  с возможностью вращени  вокруг оптической оси, имеюща  одну полупрозрачную грань и дополненна  до плоскопараллельной пластины, четырехгранна  пирамидальна  призма 11, по четыре фотоприемника 7, 12 с блоками обработки 8, 13, сопр женных с каждой призмой 6,11, три пары приводов 14,15,20 с попарно перпендикул рными ос ми, св занных соответственно с поворотным зеркалом 5, объективом 4 и корпусом 1. В опорной плоскости, по направлению осей приводов 20, расположены две фотоэлектрические марки. Оси карданового шарнира расположены в опорной плоскости. 1 ил.

Description

СП

о

00

о

Г

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при проведении разбивочных работ в строительстве/ решении р да задач инженерной геодезии и машиностроени  на стадии мои- тажа и в процессе эксплуатации технологического оборудовани .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности за счет уменьшени  вли ни  внешних воздействий и стабилизации оптической оси лазера.

На чертеже схематически изображено устройство.

В корпусе 1 последовательно установлены лазер 2, формиуюша  оптическа  система (состо ша , например, из окул ра 3 и объектива 4 и поворотного зеркала 5), светоделительный анализатор 6 (например, четырехгранна  пирамидальна  призма с полупрозрачными гран ми, дополненна  до плоскопараллельной пластины) и четыре фотоприемника 7, выходы которых соединены с блоком обработки информации 8, элемент развертки лазерного пучка 9 (например, пентапризма с одной полупрозрачной отражающей гранью, дополненна  до плоско- параллельной пластины в направлении «на просвет) с приводом 10, обеспечиваюшим врашение элемента развертки 9, второе фотоэлектрическое устройство регистрации положени  лазерного пучка, состо шее из зеркальной четырехгранной пирамидальной призмы 11 и четырех фотоприемников 12, выходы которых соединены с блоком обработки информации 13 (состо ншм, например, из двух вычитаюших устройств и двух усилителей). Блоки обработки информации 8 и 13 соединены с двухкоординатными приводами 14 и 15, механически св зан- ными с элементами формирующей оптической системы (например, с объективом 4, закрепленным с возможностью перемещени  в двух взаимно перпендикул рных направлени х в плоскости, перпендикул рной оптической оси системы, и поворотным зеркалом 5, установленном в передней фокальной плоскости объектива 4 под углом 45° к оптической оси с возможностью угловых разворотов в двух взаимно перпендикул рных плоскост х). Двухкоординатный кардан- ный шарнир выполнен таким образом, что точка пересечени  его осей пространственно совмещена с точкой пересечени  оси вращени  элемента развертки 9 и опорной лазерной плоскости (т. А на чертеже). Перед началом работы юстировками элементов оп- тической системы добиваютс  того, чтобы верщины четырехгранных пирамидальных призм 6 и 11 лежали на пр мой, совпадающей с осью вращени  элемента развертки 9, а выход щий из него лазерный пучок

был перпендикул рен этой оси.

Две фотоэлектрические марки могут иметь одинаковое устройство и содержат объектив 16, анализатор 17 (например.

5 5 0 5 о 5 0

5

пр моугольную призму, катеты которой имеют наружное отражающее покрытие), два фотоприемника 18, выходы которых соединены с блоками 19 обработки информации , состо щими, например, из вычитающего устройства и усилител . Выходы блоков 19 обработки информации реперных марок соответственно соединены с приводами 20 (блок 20, перпендикул рный первому, на чертеже не показан), механически св занными с корусом 1, закрепленным в карданном шарнире, причем приводы 20 установлены под углом 90° в плоскости, перпендикул рной оси вращени  центапризмы 9.

Установка фотоэлектрических марок производитс  непосредственно перед началом измерений при помощи высокочастотных геофизических приборов. Марки выставл ютс  в горизонтальной или (в завистимости от задачи) наклонной Опорной плоскости на максимально воможном удалении от задат- чика (это рассто ние определ етс  дальностью действи  устройства, а также рельефом местности или планировкой помещени , в котором производитс  съемка), составл   относительно оси вращени  элемента развертки 9 угол, близкий к 90°. За- датчик опорной плоскости выставл етс  таким образом, чтобы ось вращени  элемента развертки 9 была перпендикул рна опорной плоскости и лазерный пучок при вращении элемента развертки попадал в объективы 16 обеих марок.

Устройство работает следующим образом.

Пучок света от лазера 2 направл етс  в формирующую оптическую систему 3-5, на выходе которой он попадает на светоделительный призменный анализатор 6. Центр анализатора (вершина пирамидальной призмы) пространственно совмещен с осью вращени  элемента 9. Небольша  часть лазерного излучени  распредел етс  гран ми пирамиды 6 между четырьм  фотоприемниками . Основна  его часть поступает в элемент развертки 9 и, отразившись от его граней, направл етс  на измерительную трассу, формиру  лазерную опорную плоскость . При этом часть пучка проходит призму 9 через полупрозрачную грань «на просвет и попадает на второй призменный анализатор, выполненный в виде четырехгранной зеркальной пирамиды 11. Анализа-, тор 17 (его вершина также совмещена с осью вращени  элемента 9) распредел ет попавшее на него лазерное излучение между фотоприемниками 12. При по влении пространственного рассогласовани  между энергетической осью лазерного пучка и осью вращени  элемента 9 на чувствительные площади фотоприемников 7 и 12 начинает поступать неодинаковое количество лучистой энергии. Это приводит к возникновению в двух петл х обратной св зи управл ющих сигналов, величина которых пропорциональна смешению энергетического центра пучка

относительно вершин призменных анализаторов 6 и 11. Сигналы управлени  блоками 8 и 13 вырабатываютс  на основе анализа разностных сигналов, снимаемых с соответствующих пар фотоприемников. Управ- л ющее воздействие с блока 13 подаетс  на двухкоординатный привод 15, который, перемеща  объектив 4 в двух взаимно перпендикул рных направлени х, осуществл ет угловые отклонени  светового пучка, совмеща  его энергетический центр с вершиной пирамиды 11. Сигнал с блока 8 поступает на двухкоординатный привод 14, который управл ет угловым положение.м зеркала 5, разворачива  его в двух взаимно перпендикул рных плоскост х, что приводит к теле- центрическому компенсационному смещению пучка на выходе объектива 4 до совмещени  его энергетического центра с вершиной пирамиды 6. Таким образом, автоматическа  прив зка энергетической оси лазерного пучка к вершинам пирамид 6 и 1 1 осуществл етс  путем последовательной многократной отработки двум  системами обратной св зи соответствующих сигналов рассогласовани .

Привод 10 обеспечивает вращение приз- мы 9, разворачива  лазерный пучок в опорную плоскость. При попадании лазерного пучка в объектив 16 одной из двух марок он направл етс  на зеркальную призму-анализатор 17, и отразившись от ее граней, --- на чувствительные площадки фотоприемни- ков 18. Отклонение лазерного пучка от заданной опорной плоскости приводит к разности световых потоков, попадающих на фотоприемники 18, и к по влению сигнала рассогласовани  на выходе блока 19 обработки информации. Электрический сигнал рассогласовани  подаетс  с блока 19 на привод 20, который поворачивает корпус 1 в кар- дановом подвесе до совмещени  энергетического центра пучка с ребрами призмен- ного анализатора 17 марки и уравновешивани  световых потоков, попадающих на фотоприемники 18. При повороте лазерного пучка и попадании его в объектив второй марки, лежащей в опорной плоскости под

0

0

5 0 5

0

углом 90° к первой, относительно задатчи- ка, аналогичным образом производитс  коррекци  пространственного положени  лазерного пучка по второй угловой координате при помощи привода 20.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  задани  опорной световой плоскости, содержащее последовательно установленные на оптической оси лазер, окул р, объектив и пентопризму, выполненную с возможностью вращени  вокруг оси, совмещенной с оптической осью, заключенные в корпус, подвещенный на двухосном кардановом шарнире, и штатив, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности за счет уменьшени  вли ни  внешних воздействий и стабилизации оптической оси лазера, в него введены установленные на оптической оси перва  пирамидальна  четырехгранна  призма, дополненна  до плоскопараллельной пластины, расположенна  между объективом и пентапризмой, втора  пирамидальна  четырехгранна  призма, установленна  после пентапризмы, выполненной с одной полупрозрачной гранью и дополненной до плоскопараллельной пластины , по четыре фотоприемника, сопр женных с соответствующими пирамидальными четырехгранными призмами, первый и второй блоки обработки, каждый из которых св зан с соответствующими четырьм  фотоприемниками , поворотное зеркало, размещенное между окул ром и объективом, три пары приводов с попарно перпендикул рными ос ми, св занных соответственно с поворотным зер- -калом, объективом и корпусом, и перва  и втора  фотоэлектрические марки с блоками обработки, расположенные в опорной плоскости по направлени м осей приводов корпуса , причем первый и второй блоки обработки и блоки обработки фотоэлектрических марок соединены выходами с соответствующими приводами зеркала, объектива и корпуса, а точка пересечени  осей двухосного карданового шарнира расположена в опорной плоскости.