SU777625A1

SU777625A1 - Photoelectric autocollimation roll sensor

Info

Publication number: SU777625A1
Application number: SU792717790A
Authority: SU
Inventors: Владимир Вительевич Бочаров; Владимир Иванович Метельский; Илья Петрович Некрасов; Владимир Георгиевич Серов; Владимир Васильевич Тихонов
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6324
Priority date: 1979-01-26
Filing date: 1979-01-26
Publication date: 1980-11-07

Description

1one

Изобретение относитс к области оптического приборостроени и может быть использовано дл измерени углов поворота высокоточных приборов, например оптических телескопов.The invention relates to the field of optical instrumentation and can be used to measure the angles of rotation of high-precision instruments, such as optical telescopes.

Известны устройства дл измерени углов поворота точных приборов, в которых ось поворота механически св зывают при помощи безлюфтовой муфты с осью кодового датчика «вал-цифра .Devices are known for measuring the angles of rotation of precision instruments in which the axis of rotation is mechanically connected by means of a backlash-free coupling to the axis of a code-shaft encoder.

Эти измерительные устройства нагружают как статическим, так и динамическим моментом привод оси, угол поворота которой измер ют. Кроме того, эти устройства усложнены наличием сложной по конструкции механической безлюфтовой муфты, котора ограничивает точность измерительных устройств.These measuring devices load with both static and dynamic torque the axis drive, the angle of rotation of which is measured. In addition, these devices are complicated by the presence of a complicated, mechanical design of a backlash-free clutch, which limits the accuracy of measuring devices.

Работоспособность таких измерительных устройств в услови х глубокого вакуума ограничена технической невозможностью герметизировать подшипники кодового датчика «вал-цифра.The performance of such measuring devices under high vacuum conditions is limited by the technical impossibility of sealing the bearings of the encoder shaft-to-figure bearings.

Известен также фотоэлектрический датчик крена, содержащий автоколлиматор с уголковым отражателем, у которого один из двугранных углов отличен от пр мого, двухплощадочный фотоприемник и блок индикации 2.Also known is a photoelectric roll sensor, containing an autocollimator with a corner reflector, in which one of the dihedral angles is different from a straight, dual-area photodetector and a display unit 2.

Однако это устройство не позвол ет производить измерение в щироком диапазоне углов с равномерной высокой точностью. Цель изобретени - повышенне точностиHowever, this device does not allow measurement in a wide range of angles with uniform high accuracy. The purpose of the invention - increased accuracy

5 измерени в широком диапазоне углов.5 measurements in a wide range of angles.

Указанна цель достигаетс тем, что фотоэлектрический автоколлимационный датчик крена снабжен установленными соосно с автоколлиматором датчиком «вал-циф 0 ра с полой осью, внутри которой размещен оптический клин с углом главного сечени , пропорциональным фокусному рассто нию объектива, отклонению двугранного угла отражател от пр мого и обратно пропорjg ционального рассто нию между фокусом объектива и главным сечением оптического клина, диафрагмой, дифференциальным усилителем, усилителем мощности, управл ющим двигателем, блоком формировате2Q л опроса, причем фотоприемник через дифференциальный усилитель и усилитель мощности присоединен к управл ющему двигателю, который кинематически св зан с ротором датчика «вал-цифра, а выходThis goal is achieved in that the photoelectric autocollimation roll sensor is equipped with a shaft-number 0 pa sensor mounted with an autocollimator with a hollow axis, inside which an optical wedge with a main angle of the lens proportional to the focal angle of the reflector from the direct and inversely proportional to the distance between the focus of the lens and the main cross section of the optical wedge, diaphragm, differential amplifier, power amplifier, control motor, unit ormirovate2Q l survey, the photodetector through a differential amplifier and a power amplifier coupled to the control motor, which is kinematically coupled with the rotor sensor "shaft number, and an output

25 дифференциального усилител подключен к блоку формировател опроса, соединенному с блоком индикации.25, a differential amplifier is connected to a polling conditioner unit connected to a display unit.

На чертеже показан фотоэлектрический автоколлимационный датчик крена, общийThe drawing shows a photoelectric autocollimation roll sensor, a common

30 ВИД 30 VIEW

Фотоэлектрический автоколлимационный датчик крена содержит собственно автоколлиматор , в корпусе 1 которого помещены источник излучени 2, диафрагма 3, светоделитель 4, объектив 5, диафрагма б, фотоприемное устройство 7. На объектив 8 жестко укреплен световращатель 9. Между светоделителем 4 и фотоприемным устройством 7, в полой оси 10 датчика «вал-цифра 11 закреплен оптический клин 12. Выходы двухплощадочного устройства 7 соединены с дифференциальным усилителем 13, выход которого подсоединен к усилителю мощности 14, сигнал с которого подаетс на управл ющий двигатель 15, кииематически св занный с осью 10. Выход усилител 13 соединен также с формирователем опроса 16. Выходы датчика «вал-цифра подключены к блоку индикации 17.The photoelectric autocollimation roll sensor contains the autocollimator itself, in the housing 1 of which the radiation source 2, diaphragm 3, beam splitter 4, lens 5, diaphragm b, and photodetector 7 are placed. On the objective 8, the light beam 9 is rigidly fixed. The hollow axis 10 of the sensor shaft-number 11 is fixed optical wedge 12. The outputs of the two-site device 7 are connected to a differential amplifier 13, the output of which is connected to the power amplifier 14, the signal from which is supplied to the control motor 15, which is mathematically connected to the axis 10. The output of the amplifier 13 is also connected to the polling driver 16. The shaft-figure sensor outputs are connected to the display unit 17.

Датчик работает следующим образом. В автоколлиматоре источник излучени 2 равномерно освещает диафрагму 3, котора установлена в фокальной плоскости объектива 5. Параллельный световой поток, вышедщий из объектива, направл ют на входную грань световозвращател 9, укрепленного на объективе 8. Отраженный световой поток имеет два направлени , симметричных относительно падающего, и, пройд объектив и светоделитель 4, формирует в плоскости анализа, в плоскости установки диафрагмы два автоколлимационных изображени диафрагмы 3, которые смещены относительно оптической оси на величину, пропорциональную фокусному рассто нию и отклонению двугранного угла световозвращател от пр мого. Установленный в полой оси 10 оптический клин 12 смещает в нулевом положении автоколлимационное изображение на oптичeckyю ось автоколлиматора . При развороте объекта автоколлимационное изображение поворачиваетс иа тот же угол и в ту же сторону и с выхода дифференциального усилител в усилитель мощности 14 поступает сигнал, пропорциональный разности потоков, приход щихс на различные площадки фотоприемиогоThe sensor works as follows. In the autocollimator, the radiation source 2 uniformly illuminates the aperture 3, which is installed in the focal plane of the lens 5. The parallel luminous flux coming out of the lens is directed to the input face of the retroreflector 9 mounted on the lens 8. The reflected light flux has two directions that are symmetrical with respect to the incident, and, having passed the lens and beam splitter 4, forms in the plane of analysis, in the plane of the installation of the diaphragm, two autocollimation images of the diaphragm 3, which are offset relative to the optical axis on a pattern proportional to the focal distance and the deviation of the dihedral angle of the retroreflector from the direct one. The optical wedge 12 installed in the hollow axis 10 shifts the autocollimation image to the optical axis of the autocollimator in the zero position. When the object is rotated, the autocollimation image is rotated at the same angle and in the same direction and from the output of the differential amplifier, the power amplifier 14 receives a signal proportional to the difference of the fluxes coming to different areas of the photoreceiver.

устройства. Усиленный сигнал направл ют иа управл ющий двигатель, который поворачивает ось датчика 10 в сторону уменьщени разности потоков. При нулевой разности с выхода нуль-органа вырабатываетс сигнал, который запускает формирователь опроса, и датчик «вал-цифра выдает код, соответствующий углу поворота объекта , который наблюдают при помощи индикатора крена.devices. The amplified signal is directed to the control motor, which rotates the axis of the sensor 10 in the direction of decreasing the difference in fluxes. At a zero difference from the output of the zero-body, a signal is generated that triggers the polling driver, and the shaft-number sensor generates a code corresponding to the angle of rotation of the object, which is monitored using the roll indicator.

Claims

1. "Optical-mechanical industry, 1978, № 1, p. 17-21.

2. USSR Author's Certificate No. 511520, cl. G 01B 11/26, 28.01.74 (prototype).