Устройство совмещения двух объектов

 

УСТРОЙСТВО СОВМЕЩЕНИЯ ДВУХ ОБЪЕКТОВ, содержащее основание, источник излучения с коллиматором, установленные на основании, пентапризму, предназначенную для скрепления с, одним из двух объектов, вторую пентапризму, светоделительный блок и два фотоприемника, устанавливаемых на втором объекте, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено угловым зеркалом, установленным на основании и ориентированным таким образом, что его ребро перпендикулярно направлению излучения и параллельно основаниям пентапризм, и третьей пентапризмой, светоделительный блок установлен на основании под углом 45° к направлению излучения и выполнен из полупрозрачной плоскопараллельной пластины и зеркала, установленных параллельно друг другу и образующих два параллельных канала , в одном из которых последовательно установлены и оптически связаны первая пентапризка и один из фотоприемников, а в другом - вторая и третья пентапризмы, скрепляемые с объектом, несущим первую пентапризму и угловое зеркало, а в обратном ходе излучения от углового зеркала-- третья пентапризма и второй фотоприемник, каждый из фотоприемников выполнен двухсекционным , а выходы секций каждого фото (Л приемника и общие их выходы включены по балансной схеме. О5 СО 00

СОЮЗ СОРЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1067348 A

> G 01 В 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиг 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3356668/25-28 (22) 19. 11.81 (46) 15.01.84. Бюл. № 2 (72) А. И. Бабер и А. Н. Чехута (53) 531.7:531.14 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 507195, кл. G 01 В 11/26, 1969.

2. Патент Франции № 2.131.639, кл. G 01 В ll/00, 1972 (прототип). (54) (57) УСТРОЛСТВО СОВМЕЩЕНИЯ

ДВУХ ОБЪЕКТОВ, содержащее основание, источник излучения с коллиматором, установленные на основании, пентапризму, предназначенную для скрепления с одним из двух объектов, вторую пентапризму, светоделительный блок и два фотоприемника, устанавливаемых н а втором объекте, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено угловым зеркалом, установленным на основании и ориентированным таким образом, что его ребро перпендикулярно направлению излучения и параллельно основаниям пентапризм, и третьей пентапризмой, светоделительный блок установлен на основании под углом 45 к направлению излучения и выполнен из полупрозрачной плоскопараллельной пластины и зеркала, установленных параллельно друг другу и образующих два параллельных канала, в одном из которых последовательно установлены и оптически связаны первая пентапризма и один из фотоприемников, а в другом — вторая и третья пентапризмы, скрепляемые с объектом, несущим первую пентапризму и угловое зеркало, а в обратном ходе излучения от углового зеркала.— третья пентапризма и второй фотоприемник, каждый из фотоприемников выполнен двухсекционным, а выходы секций каждого фотоприемника и общие их выходы включены по балансной схеме.

1067348

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для контроля относительного положения двух объектов в машино- и судостроении.

Известно устройство совмещения двух объектов, содер кащее основание, лазер, телескопическую насадку, призму Дове и блок контроля положения измерения, установленные на одном объекте, двухкоординатный фотопри мник и блок индикации, установленные на втором объекте (1).

Недос гач ком устройства является невысокая точность совмещения, обусловленная отсутствием контроля взаимных разворотов объектов совмещения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретеник> является устройство совмещения двух объектов, содержащее основание,,источник излучения с коллиматором, установленные на основании, пентапризму, предназначенную для скрепления с одним из двух объектов, вторую пентапризму, светоделительный блок и два фотоприемника, устанавливаемые на втором объекте (2).

Недостатком устройства является невысокая точность, которая обусловлена погрешностями вносимыми подвижным оптическим элементом (пентапризмой) при его случайных линейных и угловых смещениях относительно пучка лучей источника излучения.

Цель изобретения — повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что устройство совмещения двух объектов, содержащее основание, источник излучения с коллиматором, установленные на основании, пентапризму, предназначенную для скрепления с одним из двух объектов, вторую пентапризму, светоделительный блок и два фотоприемника, устанавливаемых на втором объекте, снабжено угловым зеркалом, установленным на основании и ориентированным таким образом, что его ребро перпендикулярно направлению излучения, и параллельно основаниям пентапризм, и третьей пентапризмой, светоделительный блок установлен на зсновании под углом 45 к направлению излучения и выполнен из полупрозрачной плоскопараллельной пластины и зеркала, установленных параллельно друг другу и образующих два параллельных канала, в одном из которых последовательно установлены и оптически связаны первая пентапризма и один из фотоприемников, а в другом — вторая и третья пентапризмы, скрепляемые с объектом, несущим первую пентапризму н угловое зеркало, а в обратном ходе излучения от углового зеркала — третья пентапризма и второй фотоприемник, каждый из фотоприемников выполнен двухсекционным, а выходы секций каждого фотоприемника и общие их выходы включены по балансной схеме.

На фиг. 1 представлена оптическая схема устройства; на фиг. 2 — положение следа пучков излучения на двухсекционных фотоприемниках в первом и втором каналах при точном совмещении объектов; на фиг. 3— положение следа пучков излучения на фотоприемниках при смещении объектов; на фиг. 4 — положение следа пучков излучения на фотоприемниках при поперечных смещениях или разворотах первого подвижного объекта.

Устройство совмещения двух объектов содержит основание 1, на котором установлены источник 2 излучения, например лазер, коллиматор 3, полупрозрачную плоскопараллельную пластину 4 и поворотное зеркало 5, образующие светоделительный блок, установленный под углом 45 к направлению излучения, первый подвижный объект 6, на котором установлены первая пентапризма 7, вторая пентапризма 8 и третья пентапризма 9, угловое зеркало 10, установленное на основании, ребро которого горизонтально и перпендикулярно направлению излучения, второй подвижный объект 11 с двумя двухсекционными фотоприемниками 12, 13, блоки

14, 15, 16 обработки сигнала.

Устройство работает следующим образом.

Монохроматический световой пучок от источника 2 направляют в коллиматор 3, где формируют пучок с заданными параметрами, сформированное излучение поступает

30 на полупрозрачную плоскопараллельную пластину 4 светоделительного блока, которая часть излучения пропускает, а другую часть направляет на глухое поворотное зеркало 5 светоделительного блока. Пучок излучения, прошедший полупрозрачную плоскопараллельную пластину, попадает на первую пентапризму 7, скрепленную с первым подвижным объектом 6, который может перемещаться только вдоль направления излучения. Пентапризмой 7 пучок лучей отклоняется на угол, 40 равный 90, и направляется на фотоприемник 12, выполненный двухсекционным и расположенный на втором подвижном объекте 11, который имеет перемещение вдоль и перпендикулярно направлению излучения.

Световой пучок, отраженный от поворотного

45 зеркала 5, выходит параллельно направлению излучения источника света, который направляют во вторую пентапризму 8, скрепленную также с первым подвижным объектом и ориентированную таким образом, что она направляет вышедший из нее пучок излучения в противоположном направлении пучку луч, вышедшему из первой пентапризмы 7. Излучение, прошедшее вторую пентапризму 8, попадает на третью пентапризму 9, скрепленную с первым подвижным объектом.

Пентапризмы 8 и 9 поворачивают излучение на !80 и направляют его на нижнюю грань углового зеркала 10, установленного на основании 1.

1067348

I

ВНИИПИ Заказ 1194/44 Тираж 593 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Излучение, последовательно отраженное от нижней и верхней граней углового зеркала, возвращается в пентапризму 9, пройдя которую, попадает на второй двухсекционный фотоприемник 13, скрепленный со вторым подвижным объектом 11.

Противоположная ориентация направления излучения после первой и второй пентапризм приводит к тому, что смещение первого подвижного объекта 6 перпендикулярно направлению своего перемещения или его разворот вызывает смещения пучков лучей, прошедших первую 7 и вторую 8 пентапризмы, на равные, но противоположно направленные величины. Третья пентапризма 9 и угловое зеркало 10 предназначены для того, чтобы вернуть пучок излучения из пентапризмы 8 на двухсекционный фотоприемник 13.

При совмещении подвижных объектов 6 и 11 и отсутствии поперечных смещений и разворотов подвижного объекта 6 пучки лучей от первой 7 и третьей 9 пентапризм освещают равные площади секций двухсекционных фотоприемников 12 и 13 (фиг. 2).

В результате этого сигналы на блоках 14, 15 обработки, электрически связанных с одним из двухсекционных фотоприемников, оказываются равными между собой.

Блоки обработки, построенные по балансной схеме, реагируют лишь на разностный сигнал и при равенстве световых потоков на входе каждой из секций фотоприемника, суммарный выходной сигнал с фотоприемника равен нулю. Точно так построен и блок 16 обработки, на вход которого поступает суммарный выходной сигнал обоих фотоприемников.

При смещении подвижных объектов 6, 11 друг относительно друга пучки лучей от первой 7 и третьей 9 пентапризм смещаются

s одну сторону (фиг. 3) относительно центров двухсекционных приемников 12 и 13.

При этом на секциях фотоприемников освещаются. неравные площади. Сигналы с секций фотоприемников становятся неравными друг другу и на выходе блоков 14, 15 обработки появляется сигнал, причем знак

1о сигнала с выхода обоих фотоприемников оказывается в этом случае одинаковым.

В результате этого на выходе блока 16 обработки сигнал оказывается сложенным, что позволяет повысить чувствительность устройства к точности совмещения объек1з тов 6 и 11.

При поперечных смещениях и (или) разворотах первого подвижного объекта 6 (фиг. 1) пучки лучей от первой 7 и третьей 9 пентапризм смещаются в разные стороны

2О на равные расстояния (фиг. 4).

При этом на выходах блоков 14, 15 обработки сигнал изменяется одинаково, но имеет разный знак, а на выходе блока 16 обработки сигнал при этом остается неизменным.

Т. е. устроиство фиксирует перемещения первого 6 и второго 11 подвижных объектов друг относительно друга, происходящие вдоль одной из координатных осей, но не реагирует на взаимное перемещение этих объектов вдоль другой координатной оси и не реагирует на угловые развороты и поперечные смещения первого подвижного объекта, это позволяет исключить случайные погрешности пространственного положения подвижного объекта, что, в конечном итоге, способствует повышению точности совмещения.