Способ определения углового положения объекта

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для определения углового положения объекта. Целью изобретения является повышение точности определения углового положения объекта с частично нанесенным на его поверхность зеркальным покрытием за счет снижения погрешности фиксации исходного положения объекта. Записывают пучок, отраженный от зеркального покрытия объекта, находящегося в исходном положении, на голограмму. После этого возвращают голограмму в исходное положение и освещают пучком 1 когерентного излучения объект 2. Регистрируют поток излучения за голограммой 4фотоприемником 6, а интерференционную картину от наложения пучков, отраженных от двух плоских поверхностей объекта 2, - фотоприемником 5. Определяют исходное положение по максимальному значению переменной составляющей фототока с фотоприемника 6, а затем по числу периодов колебаний фототока с фотоприемника 5 определяют угловое отклонение объекта 2 от исходного положения . 2 ил. s Ј о я о о 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (1 () ГОСУДАРСТВЕН-Ы И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4700662/28 (гг) 02.06.89 (46) 07.09.91. Бюл. 3Ф 33 (75) E.È;Íîâèêîâ (53) 531.715.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hh 502213, кл. 6 01 В 9/02, 1978. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВОГО

ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для определения углового положения объекта. Целью изобретения является повышение точности определения углового положения объекта с частично нанесенным на его поверхность зеркальным покрытием за счет снижения погрешности (я)з G 01 В 11/26, G 01 В 9/02 фиксации исходного положения объекта.

Записывают пучок, отраженный от зеркального покрытия объекта, находящегося в исходном положении, на голограмму. После этого возвращают голограмму в исходное положение и освещают пучком 1 когерент° ного излучения объект 2. Регистрируют поток . излучения за голограммой.4фотоприемником

6, а интерференционную картину от наложения пучков, отраженных от двух плоских поверхностей обьекта 2, — фотоприемником 5.

Определяют исходное положение по максимальному значению переменной составляющей фототока с фотоприемника 6, а затем no числу периодов колебаний фототока с фотоприемника 5 определяют угловое от клонение объекта 2 от исходного положения. 2 ил.

1675668

Изобретение относится к области измерений и предназначено для определения у лового положения объекта в пространстве оптическими методами. Наиболее эффективно применение изобретения для определения углового положения обьекта, движущегося по заданной траектории, например, при измерении углового отклонения вращающегося объекта от исходного положения.

Целью изобретения является повышение точности определения углового положения объекта с частично HBHeceHH AM зеркальным покрытием за. счет снижения погрешности фиксации исходного положения объекта.

На фиг, 1 представлена оптическая схема, иллюстрирующая способ определения углового положения объекта; на фиг. 2— зависимость фототока от угла поворота объекта на выходе фотоприемника, регистрирующего поток излучения эа голограммой.

Оптическая схема содержит когерентный световой пучок 1, объект 2 с частично нанесенным зеркальным покрытием, опорный пучок 3, голограмму 4, фотоприемники

5 и 6 и блок 7 обработки информации.

Способ осуществляется следующим образом.

Направляют когерентный световой пучок 1 на объект 2, Часть отраженного от объекта пучка и опорный пучок 3 направляют на голограмму 4, записанную этими же пучками при нахождении объекта в исходном положении. Другую часть пучка 1, отраженную от двух плоских поверхностей объекта, регистрируют фотоприемником 5.

Поток излучения за голограммой регистрируют фотоприемником 6 и определяют исходное положение объекта по максимальной амплитуде переменной составляющей фототока. Затем определяют угловое отклонение объекта от исходного положения, подсчитывая число периодов колебаний фототока на выходе фотоприемникаа 5 с помощью блока 7 обработки информации.

При отражении пучка 1 от объекта в тачках, расположенных на расстоянии от оси врашения, интерференционная картина в плоскости голограммы перемещается за счет возникновения дополнительного фазового сдвига волны, отраженной от вращающегося объекта. При этом за голограммой наблюдается модуляция потока излучения.

При малых отклоненияхобъекта от исходного положения форма и период интерференционных полос, образованных когерентными пучками и зарегистрированных на голограмме, практически совпадают. Наименьший поток излучения проходит через голограмму при расположении максимумов интерференционной картины напротив темных штрихов голограммы. При изменении раз5 ности фаз волн на 180, что соответствует изменению их оптической разности хода на половину длины волны, за голограммой наблюдается максимальная освещенность, Существенно. что при- нахождении объекта

10 в исходном положении за голограммой наблюдается равномерно освещенное пятно даже при разных волновых фронтах. При больших отклонениях от исходного положения интерференционная картина изме15 няется, что приводит к появлению за голограммой муаровой картины, период которой уменьшается по мере увеличения углового отклонения. Амплитуда переменной составляющей фототока, пропорционального

20 потоку излучения за голограммой, периодически уменьшается до нуля. Первое нулевое значение амплитуды достигается при периоде интерференционной картины порядка размера d освещенной площадки фотопри25 емника, что соответствует отклонению объЛ екта от исходного положения на угол д, который характеризует погрешность определения исходного положения обьекта. При

30 интерференции гауссовых пучков амплитуда сигнала уменьшается до нуля не периодически, а монотонно. При сложной форме волновых фронтов пучков в прототипе, в отличие от предлагаемого способа, пятна рав35 номерной освещенности в плоскости фоточувствительной площадки фотоприемника вообще не наблюдается, При этом амплитуда переменной составляющей фототока в меньшей степени зависит от уг40 лового положения объекта, что не позволяет регистрировать его исходное положение с высокой точностью, Поток излучения на входе фотоприемника 5 и его фототок при повороте объекта изменяются по гармоническому зако45 ну, Подсчет числа периодов колебаний фототока дает информацию об угле поворота. Счет начинается при прохождении объекта через исходное положение, которое определяют по сигналу с фотоприемника 6, регистрирующе50 го поток излучения за голограммой (на фиг. 2 показана зависимость фототока фотоприемника 6 от угла поворота обьекта при интерференции пучков с равномерным распределением интенсивности в круглом

55 поперечном сечении диаметром d).

При измерениях по указанному способу возможна регистрация фазовой голограммы, позволяющей избежать поглощения излучения в голограмме и использовать благодаря этому когерентные пучки мень1675668

Формула изобретения

Фол олма

g урЗ Угю подарочка оЮьеююа

Фиг. я

Составитель В.Бахтин

Техред М. Моргентал Корректор A.Îñàóëåíко

Редактор С.Кулакова

Заказ 2993 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 благодаря этому когерентные пучки мень- шей мощности. При этом фотоприемник следует располагать на некотором расстоянии от голограммы, обеспечивающем пространственное разделение волн различных порядков дифракции.

Следует отметить, что согласно предложенному способу при сложной форме волнового фронта отраженного от объекта пучка возможно определение исходного положения объекта не только при его поворотах, но и при поступательном перемещении. Это обусловлено тем, что лишь при этом положении объекта интерференционная картина, образованная когерентными пучками в плоскости голограммы, совпадает с интерференционной картиной, зарегистрированной на голограмме.

При определении исходного положения объекта сигнал на выходе фотоприемника может обрабатываться различнымиспособами. Наиболее простой иа них — формирование импульса с помощью триггера Шмитта при достижении амплитудой сигнала определенного значения, Способ определения углового положения объекта, заключающийся в том, что

5 освещают объект пучком когерентного из лучения, определяют исходное положение объекта и регистрируют интерференционную картину, по которой определяют угловое положение объекта, о т л и ч а ю щ и й10 с я тем, что, с целью повышения точности определения углового положения объекта с нанесенным частично на его поверхность зеркальным покрытием, предварительно регистрируют на голограмме пучок, отраженный от зеркального покрытия поверхности объекта, находящегося в исходном положении, а при определении исходного положения объекта восстанавливают голограмму, регистрируют за ней интенсивность

20 излучения, преобразуют ее в электрический сигнал и по максимальной амплитуде переменнЬй составляющей электрического сигнала фиксируют исходное положение объекта.