SU879541A1 - Фотоэлектрический автоколлиматор - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области приборостроени  и может быть использовано дл  определени  положени  контролируемого объекта, отдельных частей объекта или измерительных систем в процессе их работы, а также при контроле качества изготовлени  и убтановки деталей. Известны устройства дл  определени  взаимного углового положени  дву разнесенных в пространстве объектов содержащие передающую систему, выполненную в виде коллиматора, и прие ную систему, вк.гаочающую объектив, полевую(Диафрагму, и фотоприемник в виде разрезного четырехэлементного фотодиода 13. Точность известного устройства во многих случа х бывает недостаточной . Она зависит от чувствительности устройства к угловым смещени м. и разрешающей способности фотодиода Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  фот электрический автоколлиматор,содержащий объектив,окул р, автоколлим ционную марку с осветителем, сопр женную с фотоприемником, и светОделительные призмы, расположенные между объективом и окул ром |.2. Однако чувствительность этого автоколлщматора к угловым смещени м отражающего зеркала недостаточно велика . Кроме того, наличие в схеме фотоэлектрического автоколлиматора механическогр модул тора усложн ет прибор и вызывает вибрацию всего автоколлиматора в процессе измерений , что сказываетс  на точности. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений. Цель достигаетс  тем, что фотоэлектрический автоколлиматор, содержащий объектив, окул р, между которыми расположены светоделительные призмы, автоколлимационную марку с осветителем, сопр женную с фотоприемником , снабжен последовательно установленньвди перед объективом компенсатором и призмой двойного изображени , обеспечивающей зеркальное- оборачивание одного изобргикени  относительно другого , при этом автоколлимационна  марка выполнена в виде двух непрозрачных диаметрально расположенных секторов, площёщь каждого из которых равна четверти пол  зрени . На фиг. 1 дана оптическа  схема предлагаемого автоколлиматора;на

фиг. 2 - форма марки; на фиг. 3 проекци  автоколлимационного изображени  марки на светочувствительную поверхность Фотодиода при нормальном положении отражающего зеркала (а ) и при наклонном (б .

Фотоэлектрический автоколлиматор содержит источник света 1, конденсатор 2, автоколлимационную марку 3, расположенную в фокальной плоскости объектива, две светоделительные призмы 4 и 5, полупрозрачные грани которых развернуты одна относительно другой на 90, объектив 6, призму двойного изображени  7, установленную перед объективом трубы на его оптическ1эй оси, компенсатор 8, установленный между призмой двойного изоражени  и зеркалом 9 и выполненный, например, в виде пары клиньев, окул  10 и фотоприемник 11, размещенные после выходных граней разделительной призмы 5,

Автоколлиматор работает следующим образом.

Источник света 1 (см.фиг.1) с помощью конденсатора 2 равномерно освещает автоколлимационную марку 3. Световой поток, -прошедший марку 3, попадает на светоделительную призму 4 и далее проходит объектив 6, призму двойного изображени  7, компенсатор 8 и попадает на отражающее зеркало 9. О-тразившись от зеркала 9, световой пучок в обратном ходе проходит оптические элементы 8,7,6,4 и с помощью-светоделительной призмы 5 делитс  на две части. Одна часть светового потока участвует в построении автоколлимационного изображени  марки 3 с помощью объектива 6 в фокальной плоскости окул ра 10, а друга  попадает на светочувствительную поверхность фотодиода 11, где с помощью того же объектива строитс  автоколлимационное изображение марки 3. Благодар  наличию в схеме автоколлиматора призмы двойного изображени  7 в фокальной плоскости окул тора и на светочувствительной поверхности фотодиода одновременно стро тс  пр мое и зеркальное изображени  автоколлимационной марки см.фиг. 3). Если отражающее зеркало перпендикул рно к оптической оси автоколлиматора, то пр мое и зеркальное изображение марки на светочувствительной , поверхности фотодиода образуют равные по величине и расположенные одна на продолжении дргой световые щели. Суммарные сигналы , снимаемые с верхних и нижних квадрантов фотодиода (квадранты фотодиода на фиг.3 показаны пунктиром), окажутс  равными и разность между ними будет равна нулю (см. фиг. 3 а).

При наклоне зеркала на некоторый yrojs oL , соответствующий линейному смещению изображени  в автоколлиматоре одинарного изображени  на величину Л , в предлагаемом автоколлиматоре благодар  наличию призмы двойного изображени  7, соответствующие части изображени  марок в верхней половине пол  зрени  в зависимости от направлени  наклона зеркала смест тс , например, навстречу друг другу, а в нижней части разойдутс  в противоположные стороны на величину 2 А , а в разности между нижней и верхней половинами пол  зрени  углу. oL будет соответствовать смещение, пропорциональное величине 4 Ь. Таким образом, разность сигналов , снимаемых с верхней у нижней частей фотодиода, будет пропорциональна величине 4.А , обеспечива  тем самым повышение чувствительности автоколлиматора к угловым смещени м автоколлимационного изображени  марки в четыре раза по сравнению с автоколлиматором одинарного изображени 

О величине наклона отражающего зеркала можно судить по разности сигналов 4 А . Однако расположение компенсатора перед объективом трубы обеспечивает выполнение измерений и нулевым методом. В этом случае с помощью компенсатора измен ют направление отраженных от зеркала лучей до тех пор, пока разностный сигнал, снимаемый с фотодиода, не окажетс  равным нулю.

Величину наклона зеркала определ ют по отсчетному устройству ксйипенсатора . Компенсатор-может быть выполнен в виде пары клиньев.

При визуальных наблюдени х расстоние между непроразными секторами марки 3 должно быть прин то таким, чтобы его угловое значение с учетом увеличени  окул ра не превышало 60 В этом случае глаз наблюдател  может с большой точностью фиксировать равенство световых щелей, расположенных одна на продолжении другой. Измерени  в этом случае выполн ютс  нулевым методом.

Дл  выполнени  измерений в другой плоскости вс  труба автокрллиматора или призма двойного изображени  с компенсатором должна быть повернута вокруг оси трубы на 90.

Использование автоколлиматора позвол ет повысить точность измерений в 2-4 раза.

Фотоэлектрический автоколлиматор предназначен дл  использовани  его в качертве одного из контрольноизмерительных приборов при работе специальной системы наведени  на движущуюс  цель. В процессе работы системы возникают ошибки, св занные с угловым смещением друг относительно друга отдельных ее частей.

Указанные угловые смещени  могут оыть измерены с помощью автоколлиматjpa установленного на системе, и их

значени , в виде поправок, введены в направление на движущуюс  цель.

Claims (2)

1.Вреенков Г.В. и др. О некоторых схемах датчиков угловых отклонений . Труды ЛИТМО, вып. 81, 1975, с. 77, рис. 2.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 528532, кл. Q02 В 27/30, 18.06.74, прототип .

8 -Фиг . 2

Фиг.З