Автокаллиматор для измерения углов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ (11) 5552 81 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.01.76 (21) 2309090/28 с присоединением заявки № (61) М. Кл.е

G 01 В 11/26

Гасударственный номитет

Совета Министров СССР по делам иэооретений н открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.04.77. Бю плетень ¹15 (5З) уды (45) Дата опубликования описания23.06.77

531.715.27 (088.81 (72) Авторы изобретения

10. Н, Кокни, Л. Л. Зейгман и В. В. Леонов (71) Заявитель (54) АВТОКОЛЛИМАТОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ

Изобретение относится к области контрольноизмерительной техники, в частности к приборам для измерения малых углов, и может быть применено для измерения взаимного расположения поверхностей деталей, параметров оптических деталей, при проведении точных метрологических работ, Наиболее близким устройством по своей технической сущности и решаемой задачи является автоколлиматор для измерения углов, содержащий последовательно расположенные источник света, конденсатор, марку, полупрозрачное зеркало, объектив и зеркало, последовательно расположенные анализатор и фотоприемник, соединенный с фазочувствительным детектором и генератором, поляризатор, модулятор и клиновой компенсатор последовательно установленные между полупрозрачным зеркалом и анализатором (1).

Недостатком известного автоколлиматора являет я большая погрешность измерения, возникающая из- за наличия механической связи,"ля перемещения компенсатора, состоящего из двух клиньев, а также из-за влияния внешних световых помех, например фоновых засветок. Влияние 110следних проявляется в том, 1T0 световые лучи помех, приникая через объектив, проходят поляризатор и попадают на фотоприемник промодулированными Модулятором с частотой генератора, что делает невозможным разделение сигнала и помех. К недостаткам известного автоколлиматора относи;ся также большое потребление электрической мощности модулятором от генератора, что приводит к разогреву оптического материала модулятора, а следовательно к появлен1. о зависимости погрешности измерений

1О от температуры. Все эти недостатки снижают точность измерения„

Недостатками являются также малое быстродействие, ограничивающее область применения.

Предлагаемый автоколлиматор отпи чается от известного тем, что в качестве анализатора использован полутеневой анализатор, поляризатор расположен между маркой и полупрозрачным зеркалом, а модулятор — между полупрозрачным зеркалом и объективом. Это повышает прочность

2п измерения и быстродействия анализатора.

На чертеже лана принципиальная схема ире11лагаемого автоколлнматора.

Она содержит источник 1 света, конденсатор 2, марку 3, полупрозра шое зеркало 4, об1елтн» 5, в

Q5 фокальной плокости которого расположена мар3 5 ка 3, зеркало 6, поляризатор 7, модулятор 8, полутеневой аналиэатор9, выполненный из двух поляроидов А и Б и размещенный в фокальной плоскости объектива 5, фотоприемник 10, соединенный с фазочувствительным детектором 11 и генератором 12.

Модулятор 8 соединен с фаэочувствительным детектором 11 и генератором 12.

Работает предлагаемый автоколлиматор следующим образом. Вследствие того, что равномерно о,вещаемая источником 1 света и конденсором 2 марка 3 расположена в фокальной плоскости объектива 5, автоколлимационное изображение ее проектируется в плоскости полутеневого анализатора 9.

Световой пучок от равномерно освещенной марки 3 проходит поляризатор 7, плоскость поляризации которого перпендикулярна к линии раздела полутеневого анализатора 9. Отразившись от полупрозрачного зеркала 4, линейно-поляризованный световой пучок проходит модулятор 8, в котором плоскость поляризации совершает колебания с частотой задающего генератора 12, и падает на зеркало 6. Отразившись от зеркала, световой пучок повторно проходит модулятор 8, в результате чего амплитуда колебаний плоскости поляризации увеличивается в два раза, проходит полутеневой анализатор 9 и падает на фотоприемник 10.

При симметричном расположении автоколлимационного изображения марки 3 относительно линии раздела полутеневого анализатора 9 световые потоки, падающие на обе половины анализатора, одинаковы. Следовательно, в этом случае на выходе фотоприемника 10 составляющая сигнала с частотой генератора 12 отсутствует, Если изображение марки 3 смещается относительно линии раздела анализатора 9, то в сигнале на выходе фотоприемника 10 появляется переменная, составляюшая с частотой генератора 12, причем фаза ее зависит от направления смещения автоколлимационного изображения марки, а амплитуда— от величины смещения. Сигнал с фотоприемника 10 подается на фазочувствительный детектор 11.

Вследствие того, что опорш> м напряжением фазочувствительного детектора 11 является напряжение ге}1сратора 12, то он преобразует сигнал в постоян55281 4, ное напряжение, пропорциональное величине смещения автоколлимационного изображения марки.

Постоянное напряжение с фаэочувствительного детектора 11 подается на модулятор 8. В результате протекания через модулятор постоянного тока происходит поворот плоскости поляризации относительно плоскости, заданной поляризатором 7 так, чтобы переменнаь составляющая сигнала с частотой генератора 12 с выхода фотоприемника 10 отсут1р ствовала.

Постоянная составляющая с модулятора 8, характеризует углы наклона зеркала 6.

Иэ работы предлагаемого автоколлиматора видно, что высокая точность измерения достигается

15 полным подавлением внешних световых помех, отсутствием механических связей, а также снижением потребления электрической мощности модулятором в два раза.

Быстродействие автоколлиматорч определяется ро практически индуктивностью модулятора и может быть легко получено 10 сек, что на 2-3 порядка выше, чем у современных автоколлиматоров. Это значительно расширяет область его применения.

Формула изобретения

Автоколлиматор для измерения углов, содержащий последовательно расположенные источник

89 света, конденсатор, марку, полупрозрачное зеркало, объектив и зеркало, поляризатор, модулятор и последовательно расположенные анализатор и фотоприемник, соединенный с фазочувствительным детектором и генератором, отличающийся тем, 85 что, с целью повышения точности измерения и быстродействия автоколлиматора, в качестве анализатора использован полутеневой анализатор, поляризатор расположен между маркой и полупрозрачным зеркалом, и модулятор — между полу40 прозрачным зеркалом и объективом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Оптико-механическая промышленность И 5, 1970, с.58, статья Голубовского Ю.М. "Фотоэлек45 трнческие автоколлиматоры * (прототип) .

555281

Составитель Л. Лобзова

Техред О. Луговая

Корректор Н. Золотовская

Редактор T. Шагова

Заказ 449/19

Филиал ППП "Пател г". г. Ужгород. ул. Проски ан, 4

Тираж 907 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров ГССР по делам изобретений и открьгтий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/б