SU1675668A1

SU1675668A1 - Способ определени углового положени объекта

Info

Publication number: SU1675668A1
Application number: SU894700662A
Authority: SU
Inventors: Евгений Иванович Новиков
Original assignee: Е.И.Новиков
Priority date: 1989-06-02
Filing date: 1989-06-02
Publication date: 1991-09-07

Abstract

Изобретение относитс к контрольно- измерительной технике и может быть использовано дл определени углового положени объекта. Целью изобретени вл етс повышение точности определени углового положени объекта с частично нанесенным на его поверхность зеркальным покрытием за счет снижени погрешности фиксации исходного положени объекта. Записывают пучок, отраженный от зеркального покрыти объекта, наход щегос в исходном положении, на голограмму. После этого возвращают голограмму в исходное положение и освещают пучком 1 когерентного излучени объект 2. Регистрируют поток излучени за голограммой 4фотоприемником 6, а интерференционную картину от наложени пучков, отраженных от двух плоских поверхностей объекта 2, - фотоприемником 5. Определ ют исходное положение по максимальному значению переменной составл ющей фототока с фотоприемника 6, а затем по числу периодов колебаний фототока с фотоприемника 5 определ ют угловое отклонение объекта 2 от исходного положени . 2 ил. s Ј о о о 00

Description

Фиг.}

Изобретение относитс к области измерений и предназначено дл определени углового положени объекта в пространстве оптическими методами. Наиболее эффективно применение изобретени дл опреде- лени углового положени объекта, движущегос по заданной траектории, например , при измерении углового отклонени вращающегос объекта от исходного положени .

Целью изобретени вл етс повышение точности определени углового положе- ни объекта с частично нанесенным зеркальным покрытием за-счет снижени погрешности фиксации исходного положе- ни объекта.

На фиг, 1 представлена оптическа схема , иллюстрирующа способ определени углового положени объекта; на фиг. 2 - зависимость фототока от угла поворота объ- екта на выходе фотоприемника, регистрирующего поток излучени за голограмной.

Оптическа схема содержит когерентный световой пучок 1, объект 2 с частично нанесенным зеркальным покрытием, опор- ный пучок 3, голограмму 4, фотоприемники 5 и 6 и блок 7 обработки информации.

Способ осуществл етс следующим образом .

Направл ют когерентный световой пу- чок 1 на объект 2. Часть отраженного от объекта пучка и опорный пучок 3 направл ют на голограмму 4. записанную этими же пучками при нахождении объекта в исходном положении. Другую часть пучка 1, отра- женную от двух плоских поверхностей объекта, регистрируют фотоприемником 5. Поток излучени за голограммой регистрируют фотоприемником 6 и определ ют исходное положение объекта по максимальной амплитуде переменной составл ющей фототока. Затем определ ют угловое отклонение объекта от исходного положени , подсчитывай число периодов колебаний фототока на выходе фотоприем- н ика 5 с помощью блока 7 обработки информации .

При отражении пучка 1 от объекта в точках, расположенных на рассто нии от оси вращени , интерференционна картина в плоскости голограммы перемещаетс за счет возникновени дополнительного фазового сдвига волны, отраженной от вращающегос объекта. При этом за голограммой наблюдаетс модул ци потока излучени . При малых отклонени х-объекта от исходного положени форма и период интерференционных полос, образованных когерентными пучками и зарегистрированных на голограмме , практически совпадают. Наименьший

поток излучени проходит через голограмму при расположении максимумов интерференционной картины напротив темных штрихов голограммы. При изменении разности фаз волн на 180°, что соответствует изменению их оптической разности хода на половину длины волны, за голограммой наблюдаетс максимальна освещенность. Существенно, что при нахождении объекта в исходном положении за голограммой наблюдаетс равномерно освещенное п тно даже при разных волновых фронтах. При больших отклонени х от исходного положени интерференционна картина измен етс , что приводит к по влению за голограммой муаровой картины, период которой уменьшаетс по мере увеличени углового отклонени . Амплитуда переменной составл ющей фототека, пропорционального потоку излучени за голограммой, периодически уменьшаетс до нул . Первое нулевое значение амплитуды достигаетс при периоде интерференционной картины пор дка размера d освещенной площадки фотоприемника , что соответствует отклонению объекта от исходного положени на угол -,

который характеризует погрешность определени исходного положени объекта. При интерференции гауссовых пучков амплитуда сигнала уменьшаетс до нул не периодически , а монотонно. При сложной форме волновых фронтов пучков в прототипе, в отличие от предлагаемого способа, п тна равномерной освещенности в плоскости фоточувствительной площадки фотоприемника вообще не наблюдаетс . При этом амплитуда переменной составл ющей фототока в меньшей степени зависит от углового положени объекта, что не позвол ет регистрировать его исходное положение с высокой точностью. Поток излучени на входе фотоприемника 5 и его фототок при повороте объекта измен ютс по гармоническому закону . Подсчет числа периодов колебаний фототока дает информацию об угле поворота. Счет начинаетс при прохождении объекта через исходное положение, которое определ ют по сигналу с фотоприемника 6, регистрирующего поток излучени за голограммой (на фиг. 2 показана зависимость фототока фотоприемника 6 от угла поворота объекта при интерфе- ренции пучков с равномерным распределением интенсивности в круглом поперечном сечении диаметром xl).

При измерени х по указанному способу возможна регистраци фазовой голограммы , позвол ющей избежать поглощени излучени в голограмме и использовать благодар этому когерентные пучки меньблагодар этому когерентные пучки мень- шей мощности. При этом фотоприемник следует располагать на некотором рассто нии от голограммы, обеспечивающем пространственное разделение волн различных пор дков дифракции.

Следует отметить, что согласно предложенному способу при сложной форме волнового фронта отраженного от объекта пучка возможно определение исходного положени объекта не только при его поворотах, но и при поступательном перемещении. Это обусловлено тем, что лишь при этом положении объекта интерференционна картина, об- разованна когерентными пучками в плоскости голограммы, совпадает с интерференционной картиной, зарегистрированной на голограмме.

При определении исходного положени объекта сигнал на выходе фотоприемника может обрабатыватьс различными способами. Наиболее простой из них - формирование импульса с помощью триггера Шмитта при достижении амплитудой сигнала определенного значени .

Claims

Формула изобретени

Способ определени углового положени объекта, заключающийс в том, что освещают объект пучком когерентного излучени , определ ют исходное положение объекта и регистрируют интерференционную картину, по которой определ ют угловое положение объекта, отличающийс тем, что, с целью повышени точности определени углового положени объекта с нанесенным частично на его поверхность зеркальным покрытием, предварительно регистрируют на голограмме пучок, отраженный от зеркального покрыти поверхности объекта, наход щегос в исходном положении, а при определении исходного положени объекта восстанавливают голограмму , регистрируют за ней интенсивность

излучени , преобразуют ее в электрический сигнал и по максимальной амплитуде переменной составл ющей электрического сигнала фиксируют исходное положение объекта.

Фототок

&

О 124 Уюл поворота аобъекта

Фиг. 2