Фотоэлектрический автоколлиматор

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых смещений объектов. Целью изобретения является повьппение точности контроля за счет устранения влияния нестабильности скорости сканирования зеркала на результаты измерения. ПучоХ лучей осветителя 1 проходит через светоделителъ 2, первую диафрлт-мы . - Т- ражается от зеркала 6 и попадает в объектив 7. Часть параллглыых п;, ков лучей после объектива 7 отражается от светоде-пителя 8, а другая часть проходит через .него и отражается от отражателя 14. Пучки лучей после отрлжения от сретоделителят В проходят через объс-ктив 7, отражаются от зеркала 6, проходят череп йторую и третью щеки д1-(афрйг мм 3 и, отражаясь от светоделителя 2, попадал ют на фотоприемник 10. Пучки лучей, отраженные От отражателя 14, I/

СОЮЗ СОЯЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„. 80, ЛЯ0ДЯ А1 (5D 4 G 01 В 11 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 4181138/24-28 (22) 16.01.87 (46) 30.08.88. Бюл. У 32 (71) Московский институт инженеров геодезии,аэрофотосъемки и картографии (72) А.М. Жилкин, А.Е. Здобников, А.Н. Ипюхин, В.А. Илюхин и А,В. Фальцман (53) 535.824(088.8) (56) Оптико-механическая промьппленность, Р 5, .1976, с. 26. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АВТОК .ЛИМАТОР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых смещений объектов. Целью изобретения является повьппение точности контропя зл счет устранения влияния нестабильности скорости сканирования аеркала на результаты измерения. Пучок лучей осветителя 1 проходит через светодечи. течь 2, первую щель диафрагмы ."-, |т. ражается от зеркала 6 и по падает в объектив 7. Част= парллл:-: ьных и --ков лучей после объектива 7 отражается от светоделителя 8, а другая часть проходит через него и отражается от отражлтечч 14. Пучки лучей после отражения от с етопелителг о проходят через объектив 7, отрлжаются от зеркала 6, проходят через вторую и третью щеки дн,.фрагмы — и, отражаясь от светоделителя 2, попадают на фотоприемник IO. Пучки лучей, отраженные от отрлжлтепя 14, пг.1- / р Ъф ф

1 420361 ходят через светоделитель 8, объектив 7, отражаются от зеркала 6, проходят через первую щель диафрагмы 3 и, отражаясь от светоделителя 2, попадают на фотоприемник 9. По сигналу с генератора 13 пьезокерамический биморф 5, а вместе с ним и зерка. ло 6 совершают колебательное движение, что вызывает смещение двух автоколлимационных иэображенией первой щели диафрагмы 3 по самой диафрагме.

Сигналы с фотоприемников 9 и 10 поступают на вход формирователя 11, который формирует три импульса с пряИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых смещений объектов.

Цель изобретения — повышение точ- 5 ности контроля эа счет устранения влияния нестабильности скорости сканирования зеркала на результаты измерения.

На чертеже представлена функциональная схема автоколлиматора.

Цифровой фотоэлектрический автоколлиматор содержит осветитель I u последовательно установленные по ходу лучей осветителя 1 светоделитель 2, 15 диафрагму 3, выполненную в виде трех параллельных щелей, сканатор 4, выполненный в виде пьезокерамического биморфа 5 и скрепленного с ним зер20 кала 6 и установленный так, что его

t ось 00 сканирования параллельна щелям диафрагмы 3, объектив 7 с фоI кусным расстоянием f установленный оЕ так, что его передняя фокальная плос- 25 кость совмещена с диафрагмой 3, светоделитель 8, установленный так, что нормаль к нему образует с о".ью сканирования угол о1., фотоприемники 9 и

l0, фотоприемник 9 оптически сопряжен с помощью светоделителя 2 с первой щелью диафрагмы 3, середина которой расположена на оптической оси автоколлиматора, вторая и третья щели диафрагмы 3 расположены симметрично относительно линии, проходящей через 35 первую щель и оптически сопряжены моугольными фронтами. Эти импульсы поступают на вход вычислителя Г2, который определяет временной интервал Т„ между первым импульсом с фотоприемника 10 и импульсом с фотоприемника 9, а также временной, интер. вал Т,„ между первым и вторым импульсами с фотоприемника 10, после чего вычисляет угол ч поворота объI екта по формуле (g = й/2ГО (Т„/Т„„

1/2), где 6 — расстояние между второй и третьей щелями диафрагмы

3, Г,Б — фокусное расстояние объектива 7. I ил. с помощью светоделителя 2 с фотоприемником 10 а их середины смещены с. оптической оси автоколлиматора на величину 1 = 2f < z, формирователь ll, входы которого подключены к фотоприемникам 9 и 10, вычислитель 12, информационные входы которого подключены к выходам формирователя ll, генератор 13, выход которого подключен к пьеэокерамическому биморфу 5 и к синхронизирующему входу вычислителя

12. Отражатель 14 скрепляют с объектом контроля (на чертеже не показан), Автоколлиматор работает следующим образом.

Пучки лучей осветителя проходят через светоделитель 2, первую щель ,диафрагмы 3, отражаются- от зеркала 6 и попадают в объектив 7. Часть параллельных пучков лучей после объектива, 7 отражается от светоделителя 8, а другая часть проходит через него и попадает на отражатель 14 °

Пучки лучей, отраженные от светоделителя 8, проходят через объектив 7, отражаются от зеркала 6, проходят че" реэ вторую и третью щели диафрагмы

3 и, отражаясь от светоделителя 2, попадают на фотоприемник 10.

Пучки лучей, отраженные от отражателя 14, проходят через светоделитель 8, объектив 7, отражаются от зеркала 6, проходят через первую щель диафрагмы 3 и, отражаясь от светоделителя 2, попадают на фотоприемник 9.

1420361

ВНИИПИ Заказ 4316/42

Тираж 680

Подписное

Произв-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Сигнал с генератора 13 поступает на пьезокерамический биморф 5 сканатора, и зеркало 6 совершает колебательное движение вокруг оси сканироI 5 вания 00, при этом изменяется угол .падения пучков лучей после объектива

7 на второй светоделитель 8 и отражатель 14, что в свою очередь приводит к периодическому смещению автоколлимационного иэображения первой щели диафрагмы 3 по самой диафрагме 3.

На выходе фотоприемника 9 имеется импульс, соответствующий моменту пересечения автоколлимационного изоб- 15 ражения первой щели диафрагмы 3 с самой диафрагмой.

На выходе фотоприемника 10 имеется два импульса, соответствующие моментам пересечения автоколлима- 20 ционного иэображения первой щели диафрагмы 3 со второй и третьей щелями диафрагмы 3, при этом временной интервал Т,„ между двумя импульсами является из выражения 25 а

> ск где 6 — расстояние между второй и третьей щелями диафрагмы 3, Ч вЂ” скорость перемещения автоск коллимационного изображения щелей диафрагмы 3 по самой диафрагме 3 °

Временной интервал Т„ между первым импульсом с выхода фотоприемника 10 и импульсом фотоприемника 9 определяется из выражения — + 2 .6 У (2)

Ч х ск

40 где с — угол поворота отражателя 14.

Решая уравнения (2) и (3 ) относительно (, получаем 2f6 т „

Сигналы с фотоприемников 9 и 10 поступают на вход формирователя 11 импульсов, который из этих сигналов импульса с прямоугольными фронтами. Эти 50 импульсы поступают на вход вычислителя.

12, который определяет временной интервал Т„ между первым импульсом с выхода фотоприемника 10 и импульсом фотоприемника 9 и временной интервал Т,„меж. ду первым и вторым импульсами фотоприемника 10, по формуле (3) вычисляет угол поворота контролируемого объекта. Для определения начала цикла измерения сигналы с генератора 13 поступают на синхронизирукщий вход вычислителя 12.

Таким образом, величина (р не зависит от скорости сканирования Ч,„, следовательно, ее флуктуации не влияют на результаты измерения.

Фо р мул а из об р е т ения

Фотоэлектрический автоколлиматор, содержащий осветитель и последовательно установленные по ходу пучка лучей осветителя светоделитель, диафрагму, сканатор, выполненный,в виде пьезокерамического биморфа и скрепленного с ним зеркала и установленный так, что его ось сканирования параллельна плоскости диафрагмы, объектив, установленный так, что его передняя фокальная пЛоскость совмешена с диафрагмой, отражатель, предназначенный для скрепления с контролируемым объектом, фотоприемник, оптически сопряженный со светоделителем и блок обработки сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, QFI снабжен ETopbIM светоделителем, установленным между объекти— вом и отражателем так, что нормаль к нему непараллельна оси сканирования вторым фотоприемником, а диафрагма выполнена в виде трех щелей, параллельных оси сканирования, середина одной из которых расположена на оптической оси автоколлиматора и оптически сопряжена через первый светоделитель с первым фотоприемнИком, две другие расположены симметрично относительно линии, проходящей через первую щель, оптически сопряжены через первый светоделитель с вторым фотоприемником, а их середины смещены с оптической оси автоколлиматора вдоль линии, параллельной оси сканиронания, на величину.

1 = 216 ° 2, 1 где f — фокусное расстояние объо6 ектива