SU1551985A1

SU1551985A1 - Photoelectric autocollimator

Info

Publication number: SU1551985A1
Application number: SU874205533A
Authority: SU
Inventors: Александр Михайлович Жилкин; Александр Евгеньевич Здобников; Виктор Васильевич Тарасов; Валерий Аркадьевич Илюхин; Александр Борисович Шерешев; Татьяна Анатольевна Фадеева
Original assignee: Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1987-01-30
Publication date: 1990-03-23

Abstract

Изобретение относитс к оптико-электронным измерительным устройствам и может быть использовано дл прецизионного измерени углов в машиностроении и инженерной геодезии. Целью изобретени вл етс повышение точности измерений при одновременном увеличении дальности действи . Дл этого анализатор 2 выполнен в виде прозрачной пластины 4 с нанесенной на нее зеркальной полосой 3 и расположен в фокальной плоскости объектива 5 автоколлиматора. Зеркальна полоса расположена так, что ее ось перпендикул рна плоскости сканировани , а ширина полосы выбираетс из услови H_п≥36F_к/KD_л, где F_к - фокусное рассто ние конденсора источника излучени The invention relates to optoelectronic measuring devices and can be used for precision measurement of angles in mechanical engineering and engineering geodesy. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy while simultaneously increasing the range of action. For this, the analyzer 2 is made in the form of a transparent plate 4 with a mirror strip 3 applied on it and is located in the focal plane of the lens 5 of the autocollimator. Mirror strips disposed so that its axis is perpendicular to the scanning plane, and the width of the strip is selected from H conditions _to _claim ≥36F / KD _n where F _k - the focal length of the condenser radiation source

D_л - диаметр пучка лазера на выходе резонатораD _l - the diameter of the laser beam at the exit of the resonator

K - волновое число. 1 ил.K is the wave number. 1 il.

Description

Изобретение относится к оптикоэлектронным измерительным устройствам и может быть использовано для измерения углов в машиностроении, инженерной геодезии.The invention relates to optoelectronic measuring devices and can be used to measure angles in mechanical engineering, engineering geodesy.

Целью изобретения является повышение точности измерений при одновременном увеличении дальности действия .The aim of the invention is to increase the accuracy of measurements while increasing the range.

На чертеже показана структурная схема фотоэлектрического автоколлиматора .The drawing shows a structural diagram of a photoelectric autocollimator.

Устройство содержит последовательно расположенные источник 1 излучения, анализатор 2, выполненный в виде зеркальной полосы 3, нанесенной на прозрачную подложку 4, объектив 5, скЛатор 6, фотоприемник 7, установленный за анализатором 2 и подключенный к одному из входов электронного блока 8 обработки информации, включающего последовательно подключенные широкополосный усилитель 9, дифференциатор 10, ,формирователь 11 импульсов, измеритель 12 временных интервалов и генератор 13, подключенный к другому входу электронного блока 8 обработки информации и сканатору 6, конденсор 14, контролируемую поверхность 15.The device contains sequentially located radiation source 1, analyzer 2, made in the form of a mirror strip 3 deposited on a transparent substrate 4, lens 5, sclator 6, a photodetector 7, installed behind the analyzer 2 and connected to one of the inputs of the electronic information processing unit 8, including serially connected broadband amplifier 9, differentiator 10,, pulse shaper 11, meter 12 time intervals and a generator 13 connected to another input of the electronic unit 8 for information processing and a scanner 6, a condenser 14, a monitored surface 15.

Фотоэлектрический автоколлиматор работает следующим образом.Photoelectric collimator operates as follows.

Световой поток от источника 1 излучения с помощью конденсора 14 формируется в виде пятна размером, определяемым формулойThe luminous flux from the radiation source 1 by means of a condenser 14 is formed in the form of a spot with a size determined by the formula

- збс; да,, где f* - фокусное расстояние конденсора;- zbs; yes, where f * is the focal length of the condenser;

к - волновое число;k is the wave number;

а. - диаметр пучка лазера на выΛ ходе резонатора, на зеркаль— ной полосе 3 анализатора 2? причем ширина полосы определяется указанным выражением с целью обеспечения максимальной чувствительности.a. - the diameter of the laser beam at the resonator exit, on the specular band 3 of analyzer 2? moreover, the bandwidth is determined by the specified expression in order to ensure maximum sensitivity.

Отраженный зеркальной полосой 3 световой поток формируется объективом 5 и направляется на зеркало сканатора 6. Под действием управляющего напряжения с выхода генератора 13 зеркало сканатора 6 совершает гармонические колебания, в результате которых световой пучок перемещается по контролируемой поверхности 15. Когда контролируемая поверхность 15 перпен дикулярна оптической оси автоколлиматора, центр сканирования автоколлимационного блика совпадает с осью сим- ; метрии зеркальной полосы 3 анализатора 2, а на выходе фотоприемника 7 образуются импульсы с частотой повторения вдвое большей частоты генератора 13.The light flux reflected by the mirror strip 3 is formed by the lens 5 and sent to the scanner mirror 6. Under the influence of the control voltage from the output of the generator 13, the mirror of the scanner 6 performs harmonic oscillations, as a result of which the light beam moves along the controlled surface 15. When the controlled surface 15 is perpendicular to the optical axis autocollimator, the center of scanning for autocollimation flare coincides with the axis of the sim; the metrics of the mirror strip 3 of the analyzer 2, and at the output of the photodetector 7 pulses are formed with a repetition rate of twice the frequency of the generator 13.

При отклонении контролируемой поверхности 15 на некоторый угол центр сканирования.автоколлимационного блика смещается относительно центра зеркальной полосы 3, что приводит к временному смещению импульсов на выходе фотоприемника 7 по отношению к опорному напряжению генератора 13. Импульсы с выхода фотоприемника 7 после усиления широкополосным усилителем 10 дифференцируются блоком и с помощью формирователя 11преобразуются в прямоугольные импульсы с передним фронтом, соответствующие положению вершины импульсов с фотоприемника 7. Отформированные импульсы поступают на измеритель 12 временных интервалов, измеряющий временной сдвиг между опорным напряжением генератора 13 и импульсным сигналом с фотоприемника 6, который пропорционален угловому смещению контролируемого зеркала 15 относительно нормали к его поверхности.When the controlled surface 15 is deflected by a certain angle, the scanning center of the auto-collimation flare shifts relative to the center of the mirror strip 3, which leads to a temporary shift of the pulses at the output of the photodetector 7 with respect to the reference voltage of the generator 13. The pulses from the output of the photodetector 7 after amplification by the broadband amplifier 10 are differentiated by and with the help of the shaper 11 they are converted into rectangular pulses with a leading edge corresponding to the position of the peak of pulses from the photodetector 7. Bath pulses supplied to meter 12 timeslots, measuring the time shift between the reference voltage generator 13 and the pulse signal from the photodetector 6 which is proportional to the angular displacement of the controlled mirror 15 relative to the normal to its surface.

Claims

Claim

I

A photoelectric autocollimator containing a sequentially located radiation source with a condenser, an analyzer, a lens, a scanner and a photodetector, an electrically connected electronic information processing unit and a generator, the output of which is connected to the input of the scanner and one of the inputs of the electronic information processing unit, the other input of which is connected to the output of the photodetector , distinguishing with \ in that · in order to increase the accuracy of measurements while increasing the range, the analyzer is made in the form of transparent th plate with a mirror strip and is located in the focal plane of the lens of the autocollimator so that the longitudinal axis of the mirror strip is perpendicular to the scanning plane, and the width h _{n of the} mirror strip is determined by the expression

36fi xs.

Λ where is the focal length of the condenser of the radiation source; 5 d _A is the diameter of the laser beam at you. the course of the resonator; .

- - wave number;

'TO

Ά is the radiation wavelength.