SU670804A2 - Автоколлиматор - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной тех1;ике и может быть использовано , Б частности, дл  измерени  угловых или лииейиых перемещений но несколькнм координатам при определении взаимного расположени  поверхностей деталей и при проведении метрологических работ.

По авт. св. № 527590 известен автоколлиматор , содержащи оптическую часть, на входе которой установлена электронно-лучева  трубка, выполн юща  функции осветител  и сЕгабженна  схемой круговой развертки.

Экран трубки раеположеи в фокальной плоскости объектива оптической системы, а пара отклон ющих нластин св зана с выходом схемы круговой развертки и е соответствующими фазочувствительиыми детекторами , включеиными в два идентичных канала нреобразоваии  перемещений но ос м X и Y, лежащим в плоскости, перпендикул рно к оитической оси устройства. Втора  пара отклон ющих иластин трубки св зана с выходами обоих каиалов. На выходе оптической систе-мы установлен анализатор с круглым отверстием и фотоириемник.

При работе устройства в плоскости аиализатора образуетс  изображение окружности , создаваемой на экране электроинолучевой трубки е иомощью системы круговой развертки.

Положение этой окружности зависит от величииы линейного или углового перемещени  объекта. О величине углового иеремещени  объекта или о величине его линейного перемещени  по ос м X и Y в илоскости , периендикул рной к оптической оси устройства, суд т по величинам наир жеНИИ , формируемых на выходе каналов х и у и подаваемых на отклон ющие пластины трубки. Под действием этих нанр жений происходит смещение окрул ности по экрану трубки до тех пор, пока центр ее изображени  не совместитс  с центром отверсти  анализатора.

Недостатком известного автоколлиматора  вл етс  наличие погрещности измереии , обусловлениой изменением линейного увеличени  оитической системы за счет изменеии  ее положени , а также изменением чувствительности электронно-лучевой трубки из-за нестабильности ее источника питани . Кроме того, автоколлиматор не позвол ет производить измерение линейных иеремещений в нанравлении, совиадающем с оптической осью устройства.

С целью уменьщени  погрещности измерени  и расщирени  функциональных возможностеи , предлагаемый автоколлиматор снабжен каналом преобразовани  линейных перемещений вдоль совпадающей с оптической осью устройства оси z декартовой системы координат, который выполнен в виде последовательно соединенных фазочувствительного детектора и усилител  и подключен между выходом фазочувствительного детектора одного из каналов преобразовани  перемещений в плоскости, перпендикул рной к оптической оси, например , и ускор ющим анодом электронно-лучевой трубки, генератором калиброванного напр жени  н сумматором, выход генератора подключен к второму входу фазочувствительного детектора канала z и к одному из входов сумматора, другой вход которого св зан с выходом усилител  канала у, а выход - с отклон ющей пластиной трубки, анализатор снабжен вторым отверстием, смещенным относительно первого вдоль оси У.

В таком выполнении автоколлиматор позвол ет измерить линейные перемещени  но третьей координатной оси Z, совпадающей с оптической осью устройства, а таклсе уменьшить погрешность преобразовани  перемещений в плоскости, нернендикул рной к оптической оси, т. е. по ос м X и У.

На фиг. 1 представлена блок-схема автоколлиматора; на фиг. 2 - эпюры над шжений при перемещепи х объекта но различным координатным ос м.

Автоколлиматор содержит оптическую систему 1, св занную с измер емым объектом . На входе оптической системы установлена электронно-лучева  трубка 2, а на выходе - анализатор 3 с двум  круглыми отверсти ми, которые разнесены на определенное рассто ние вдоль, например, оси У.

Позади анализатора размещен фотоприемник 4. Экран трубки 2 и анализатор 3 расположены относительно оптнческой системы так, что в нлоскости анализатора создаетс  изображение экрана. К выходу фотонриемника 4 нрисоединены два идентичных канала преобразовани  перемещений по координатам У и К, каждый из которых содерх :ит последовательно соединенные фазочувствительпые детекторы 5 и 6 и усилители 7 и 8. Одна пара отклон ющих нластин 9 и 10 трубки соединена с соответствующими входами о азочувствительных детекторов 5 и 6 и через схему круговой развертки И - с генератором 12 развертки . Друга  пара отклон ющих пластин 13 и 14 трубки св зана с выходами каналов х. н у, причем перва  из пластин 13 св запа непосредственно , а втора  14 - через сумматор 15.

Канал преобразовани  линейных перемещений вдоль совнадающей с оптической осью устройства оси Z декартовой системы координат выполнен идентично нервым двум каналам в виде последовательно соединенных фазочувствнтельного детектора 16 и усилител  17. Этот канал подключен между выходом фазочувствнтельного детектора 5 канала у и ускор ющим анодом 18 трубки. В качестве онорного генератора фазочувствительного детектора 16 используетс  генератор 19 пр моугольного калиброванного напр жени , имеющий частоту F. Выход этого генератора нодсоединен также

к второму выходу сумматора 15.

Работает авто коллиматор следующим образом .

Схема круговой развертки И создает два синусоидальных нанр жени , смещенных

одно относительно другого но фазе на угол  /2. При нодаче этих напр жений на отклон ющие пластины 9 н 10 электронно-лучевой трубки 2 световое н тно на экране трубки начинает двигатьс  но окрул ности

с частотой, равной частоте f генератора 12 развертки. Напр жение IJ-a. на выходе этого генератора показано на фиг. 2а. Вследствие того что экран электронно-лучевой трубки 2 н анализатор 3 располол :ены но

отнощению к онтической системе 1 так, что в нлоскостн анализатора создаетс  изображение экрана, свет ща с  окружность проенируетс  в плоскость анализатора 3. Одновременно свет ща с  окружность поочередно занимает два положени , отсто щие одно от другого на рассто нии L с частотой F, соответствующей частоте генератора 19. Напр жение, которое перебрасывает свет щуюс  окружность, нрнкладываетс  к

отклон ющей пластине 14 через сумматор 15. Напр жение на выходе генератора 1.9 показано на фиг. 26.

Если центры двух изображений окружностей поочередно совпадают с центрами

отверстий анализатора, т. е. Дл; О, Ai/ О и Az О, то на выходе фотоприемника отсутствует составл юща  сигнала с частотой генератора 12.

Перемещение онтической системы 1 вдоль

координат х и г/ приводит к смещению центров изображени  окружности относительно центров анализатора 3. При наличии такого неремещени  вдоль оси (см. фиг. Зв) или вдоль оси У (см. фиг. Зг) в

сигнале фотоприемника но вл етс  составл юща  с частотой / генератора 12, причем ее фаза зависит от направлени  смещени  центров изображений окружности, а амплитуда - от величииы этого смещени .

Сигнал с фотоприемннка подаетс  на фазочувствительные детекторы 5 и 6. Поскольку онорными напр жени ми этих детекторов  вл ютс  нанр жени , сдвинутые но фазе на л,/2, подаваемые с выхода схемы круговой развертки И, то они преобразуют входные сигналы в посто нные напр жени , нронорцнональные величине смещени  центров изображений относительно центров отверстий анализатора 3, по двум взаимно

перпендикул рным координатам, лежащим

в плоскости, перпендикул рной к оптической оси устройства.

Посто нные напр жени  на выходе детекторов 5 и 6 усиливаютс  в усилител х 7 и 8 соответственно и подаютс  на соответствующие отклон ющие пластины трубки 2, что приводит к смещению окружностей по экрану и совмещению их центров с центрами отверстий анализатора.

По величине указанных напр жений суд т о величине перемещени  объекта но ос м X и Y.

Перемещение оптической системы 1 вдоль координаты 2 приводит к пропорциональному изменению размеров изображени  и изменению рассто ни  LI между центрами изображени  окружностей. В случае неравенства рассто ни  LI между центрами изображени  окружностей и рассто ни  L между центрами отверстий анализатора (при на фиг. Зд) в сигнале фотоприемника также по вл етс  составл юща  с частотой / генератора 12, амплитуда которой соответствует величине возникающего при этом смещени  Дг/ по координате у, а фаза измен етс  на противоположную с частотой F генератора 19. В результате этого на выходе фазочувствительного детектора 5 канала у по вл етс  папр жение, измен ющеес  с частотой /. Фаза этого напр лсенин характеризует, какое из рассто ний L или LI больше, а амплитуда - на сколько больше. Фазочувствительный детектор 16 канала z преобразует это напр лсение в посто нное , которое через усилитель 17 подаетс  на ускор ющий анод трубки и на выход автоколлиматора.

Полоса пропускани  усилителей 7, 8 и 17 выбираетс  такой, что частота F не проходит на выход устройства.

Величина напр жени  посто нного тока, подаваемого на ускор ющий анод трубки, соответствует величине перемещени  объекта вдоль координаты г.

Поскольку чувствительность трубки, т. е. отношение величины перемещени  к напр лсепию , поданному на отклон ющие пластины и вызвавшему это неремещение, обратно пропорционально напр лсению на ускор ющем аноде, то под действием напр жени , поступающего на ускор ющий анод, измен етс  чувствительность электроннолучевой трубки. В результате этого рассто ние LI между центрами изображений становитс  равным рассто нию L между центрами отверстий анализатора.

Благодар  тому что канал z всегда поддерживает рассто ние LI посто нным и равным L чувствительность по координатам X и У остаетс  посто нной и практически не зависит ни от изменени  линейного увеличени  оптической системы, ни от изменени  чувствительности электронно-лучевой трубки . Это уменьшает погрешность преобразовани  по координатам X т Y.

Таким образом, введение канала г, управл ющего размером изображени , позвол ет не только произвести преобразование

перемещени  по третьей координате, но и уменьшит погрешность преобразовани  по первым двум координатам.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Автоколлиматор по авторскому свидетельству N° 527590, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей и уменьшени  погрешности измерени , он снабжен каналом преобразовани  линейных перемещений вдоль совпадающей с оптической осью устройства оси Z декартовой системы координат, который выполпен в виде последовательно соединенных фазочувстпительного детектора и

   усилител  и подключен между выходом фазочувствительного детектора одного из каналов преобразовани  перемещений в плоскости , перпендикул рной к оптической оси, например Y, и ускор ющим анодом электронно-лучевой трубки, генератором калиброванного на1ф жени  и сумматором, выход генератора подключен к второму входу фазочувствительного детектора канала г и к одному из входов сумматора, другой вход

   которого св зан с выходом усилител  канала у, а выход - с отклон ющей пластиной трубки, а анализатор снабжен вторым отверстием , смещенным относительно иервого вдоль оси Y.