SU419721A1 - Оптическая система фотоэлектрических угломеров следящей отработки - Google Patents

Description

1

Предлагаема  оптическа  система фотоэлектрических угломеров след щей отработки относитс  к области производства . оитикоэлектронных лриборов, предназначенных дл  высокоточных непрерывных измерений угловых перемещений объектов, и может быть использована по назначению в различных област х техни.ки.

Известны оптические системы фотоэлектрических угломеров след щей отработки, содержащие объектив дл  формировани  светового сигнала, анализирующее светоделительное устройство, например, в виде призмы-нож, перемещающеес  по микрометренному ви1нту в фокальной плоскости объектива и системы проектировани  входного зрачка объектива на светочувствительную поверхность фотоприемников .

К недостаткам известных систем относитс  то, что в процессе измерени  перемещение анализирующего светоделнтельного устройства по микровинту сопровождаетс  перемещением свет щегос  п т1на (изображени  входного зрачка объектива) в плоскости фотоприемника . Дл  обеспечени  полного перекрыти  световым п тйом светочувствительной поверхности фотолриемника и тем самым устранени  нарушений нормального режима его работы во всем диапазоне отслеживани  в угломерах создают площадь светового п тна.

значительно превышающую площадь светочувствительной поверхности фотоприемника. Однако это приводит к резкому снижению освещенности фотоприемника, а следовательно , и к снижению чувствительности и точности измерени  фотоэлектрического угломера. Кроме того, резко ограничиваетс  диапазон измерени , усложН етс  выбор и согласование параметров фотоприемника с параметрами оптики и других узлов угломера.

С целью расширени  диапазона и повышени  точности измерени  IB предлагаемой оптической системе фотоэлектрических угломеров след щей отработки анализирующее светоделительное устройство выполнено в виде жестко св занных между собой нлоских зеркал, симметрично расположенных относительно оптической оси объектива так, что плоскости их главных сечений параллельны оптической

оси объектива.

На чертеже изображена принципиальна  схема предлагаемой оптической системы.

Предлагаема  оптическа  система включает автоколлимационное зеркало 1, закрепл емое на контролируемом объекте, объектив 2, анализируюндее устройство в виде системы плоских зеркал 3, 4, 5, б, жестко закрепленное на гайке микровннта 7, проекционную систему с объективами 8 и 9 и фотоприемники

10 и 11, в каждом из плеч анализирующего свеюделигслыюго устройства, оспсппель 12 и щель 13, образованную в фокальной плоскости Г, отсто щей на рассто нии /°б от объектива , двум  зеркалами 14 и 15, расположенными непосредственно у оптической оси 16 объек1 нва. Дл  наиболее пагл диого представлени  о поведении пучка лучей при его прохождении через элемепты оптической системы прин то показывать его путь с помощью одного параксиального (осевого) луча, близкого к оптической оси системы или совпадающего с ней. Таким образом, оптические оси объектива 2 п системы зеркал светоделительиого устройства , о.бозначенные пупктирными и штрихпунктирными ли -ш ми в оптической схеме, одновременно  вл ютс  и ос ми пучков лучей 16 п 18. Плоскости главного сечени , определ емые дл  зеркал 3 и 5, следом их сечепи  и лучами 16 и 17, а дл  зеркал 4 и 3 также следом их сечени  и лучами 18 и 16 светоделительного устройства, об зательно параллельны плоскости измерени , т. е. плоскости поворота автоколлимационного зеркала 1 контролируемого о.бъекта и паправлению перемещени  самого устройства, а также оси 18 объектива 2 (т. е. плоскости чертежа). Под двум  другими ОС ми пучков, параллельными оси 18 объектива 2 следует понимать лучи 17, выход щие из правого и левого каналов светоделительного устройства. Пучок лучей 18, несущий световую информацию об изображении щели 13 анализирующего устройства, освещенной источником 12, в направлении зеркала 1 через объектив 2, после отражепи  строит посредством объектива 2 в плоскости щели 13, совмещенной с фокальной плоскостью F, ее свет щеес  автоколлимациопное изображение. Светоделительное анализирующее устройство делит световой поток, определ емый параксиальным лучом 18, проход щим по направлению оси онтической системы, в частности оси 18 объектива 2, на два пучка (луча) 16, которые в каждом из плеч претерпевают отражение от зеркал 3 и 5 светоделительного устройства, и в виде лучей 17, параллельных оси 18 объектива , направл ютс  через левый и правый проекционные объективы 8 и 9 на светочувствительные поверхности фотоприемников 10 и 11. Поскольку предметна  плоскость объективов 8 и 9 проекционной системы совмещена с входным зрачком объектива 2, то на светочувствительной поверхности фотоприемников пучками лучей 17 проектируютс  изображение входного зрачка объектива 2. При повороте зеркала 1 на некоторый угол а в одно из плеч светоделительного устройства поступает больше света и по вл етс  разбаланс мостовой схемы (не показана), который устран етс  перемещением анализирующего устройства , непрерывно след щего за положением автоколлимационного изображени  щели 13 в фокальной плоскости F объектива 2. При смещении анализирующего устройства, например, на величину (а,/об), пропорциональную углу поворота зеркала а и фокусному рассто нию /об объектива 2, световое п тно изображени  входного зрачка в плоскости фотоприемников должно было бы получить смещение на величину ( об. пр. систем ), пропорциональную величине смещени  устройства и масштабу увеличени  V проекционной системы. Однако благодар  тому, что плоскости главного сечени  зеркал светоделительного анализирующего устройства, определ емые дл  зеркал 3 и 5 следом их сечени  и параксиальными лучами-падающим 16 и отраженным 17, а дл  зеркал 4 и 6 также следом их сечени  и параксиальными падающим 18 и отраженным 16 лучами, параллельны оси 18 объектива 2, плоскости измерени , т. е. плоскости поворота зеркала 1, и направлению перемещени  устройства. Кроме того, зеркала 3 и 5 получают так же смещение А, как щель 13, образованна  двум  зеркалами 14 и 15. Оси пучков лучей 17, выход щих из светоделительного устройства, не измен ют своего положени  и, следовательно, изображение входного зрачка объектива 2 (свет щеес  п тно) в плоскости светочувствительной поверхности фотоприемников 10 и 11 остаетс  пеподвижным. Предмет изобретени  Оптическа  система фотоэлектрических угломеров след щей отработки, содержаща  объектив и анализирующее светоделительное устройство, установленное с возможностью перемещени  в фокальной плоскости объектива , отличающа с  тем, что, с целью расширени  диапазона и повышени  точности измерени , анализирующее светоделительное устройство выполнено в виде жестко св занных между собой плоских зеркал, располоенных симметрично относительно оптической оси объектива так, что плоскости их лавных сечений параллельны оптической оси бъектива.