Фотоэлектрический автоколлиматор

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (n>879541 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 240578 . (21) 2619172/18-10 (51)М. Кл з

Ц 02 В 27/30 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 07.11.81. Бюллетень No 41

Дата опубликования описания 0711.81 о (53) УДК 681.777 (088.8) (72) Авторы изобретения

A.È.ÐoìàHîâ и Я.В.Дементьев

Научно-исследовательский институт прикладной геодезии (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АВТОКОЛЛИМАТОР

Изобретение относится к области приборостроения и может быть ис-. пользовано для определения положения контролируемого объекта, отдельных частей объекта или измерительных систем в процессе их работы, а также при контроле качества изготовления и установки деталей.

Известны устройства для определения взаимного углового положения двух разнесенных в пространстве объектов, содержащие передающую систему, выполненную в виде коллиматора, и приемную систему, включающую объектив, полевую диафрагму, и фотоприемник в виде разрезного четырехэлементного фотодиода (1).

Точность известного устройства во многих случаях бывает недостаточной. Она зависит от чувствительности устройства к угловым смещениям. и разрешающей способности фотодиода.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является фотоэлектрический автоколлиматор,содержащий объектив, окуляр, автоколлима-. ционную марку с осветителем, сопряженную с фотоприемником, и светбделительные призмы, расположенные между объективом и окуляром (2). 30

Однако чувствительность этого автоколлиматора к угловым смещениям отражающего зеркала недостаточно велика. Кроме того, наличие в схеме фотоэлектрического автоколлиматора механического модулятора усложняет прибор и вызывает вибрацию всего автоколлиматора в процессе измерений, что сказывается на точности.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Цель достигается тем, что фотоэлектрический автоколлиматор, содержащий объектив, окуляр, между которыми расположены светоделительные призмы, автоколлимационную марку с осветителем, сопряженную с фотоприемником, снабжен последовательно установленными перед объективом компенсатором и призмой двойного изображения, обеспечивающей зеркальное оборачивание одного изображения относительно другого, при этом автоколлимационная марка выполнена в виде двух непрозрачных диаметрально расположенных секторов, площадь каждого из которых равна четверти поля зрения.

На фиг. 1 дана оптическая схема предлагаемого автоколлиматора; на

879541 фиг. 2 — форма марки, на фиг. 3— проекция автоколлимационного изображения марки на светочувствительную поверхность Фотодиода при нормальном положении отражающего зеркала (a ) 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 изображения 7, установленную перед объективом трубы на его оптическ0й оси, компенсатор 8, уста- 15 новленный между призмой двойного иэображйния и зеркалом 9 и выполненный, например, в виде пары клиньев, окуляр

10 и фотоприемник 11, размещенные после выходных граней разделитель- Я} ной 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 изображения 7, компенса° тор 8 и попадает на отражающее зеркало 9. Отразившись от зеркала 9, световой пучок в обратном ходе проходит оптические элементы 8,7,6,4 и с помощью.светоделительной призмы 5 делится на две части. Одна часть светового потока участвует в построении автоколлимационного изображения марки 3 с помощью объектива б в фокальной плоскости окуляра 10, а другая попадает на светочувствитель- 40 ную поверхность фотодиода 11, где с помощью того же объектива строится автоколлимационное изображение марки 3. Благодаря наличию в схеме автоколлиматора призмы двойного изоб- 45 ражения 7 в фокальной плоскости

° окулятора и на светочувствительной поверхности фотодиода одновременно строятся прямое и зеркальное иэображения автоколлимационной марки 50 см.фиг. 3) . Если отражающее зеркало перпендикулярно к оптической оси автоколлиматора, то прямое и зеркальное изображение марки на светочувствительной. поверхности фотодиода образуют равные по величине и расположенные одна на продолжении другой световые щели. Суммарные сигналы, снимаемые с верхних и нижних квадрантов фотодиода (квадранты фото« диода на фиг.3 показаны пунктиром), щ0 окажутся равными и разность между ними будет равна нулю (cM. фиг. 3 а).

При наклоне зеркала на некоторый угол о(., соответствующий линейному смещению изображения в автоколлима- д торе одинарного изображения на величину b, в предлагаемом автоколлиматоре благодаря налинию призмы двойного изображения 7, соответствующие части иэображения марок в верхней половине поля зрения в зависимости от направления наклона зеркала сместятся, например, навстречу друг другу, а в нижней части разойдутся в противоположные стороны на величину 2 Ь, à в разности между нижней и верхней половинами поля зрения углу. с будет соответствовать смещение, пропорциональное величине

4 Ь. Таким образом, разность сигналов, снимаемых с верхней и нижней частей фотодиода, будет пропорциональна величине 4.Ь, обеспечивая тем самым повышение чувствительности автоколлиматора к угловым смещениям автоколлимационного изображения марки в четыре раза по сравнению с автоколлиматором одинарного изображения.

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

Величину наклона зеркала определяют по отсчетному устройству к6мпенсатора. Компенсатор .может быть выполнен в виде пары клиньев.

При визуальных наблюдениях расстояние между непроразными секторами марки 3 должно быть принято таким, чтобы его угловое значение с учетом увеличения окуляра не превышало 60 .

В этом случае глаз наблюдателя может с большой точностью фиксировать равенство световых щелей, расположенных одна на продолжении другой. Измерения в этом случае выполняются

"нулевым" методом.

Для выполнения измерений в другой плоскости вся труба автоколлиматора или призма двойного иэображения с компенсатором должна быть повернута вокруг оси трубы на 90

Использование автоколлиматора позволяет повысить точность измерений в 2-4 раза.

Фотоэлектрический автоколлиматор предназначен для использования его в качестве одного из контрольноизмерительных приборов при работе специальной системы наведения на движущуюся цель. В процессе работы системы возникают ошибки, связанные с угловым смещением друг относительно друга отдельных ее частей.

Указанные угловые смещения могут быть измерены с помощью автоколлимато. ра, установленного на системе, и их

879541

Формула изобретения

Составитель М.Лебедев

Редактор О.Юркова Техред Т.Маточка Корректор Г.ОгаP

Заказ 9715/17 Тираж 542 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 значения, в виде поправок, введены в направление на движущуюся цель.

Фотоэлектрический автоколлиматор, содержащий объектив, окуляр, между которыми расположены светоделительные призмы, автоколлимационную марку с осветителем, сопряженную с фотоприемником, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен последовательно установленными перед объективом компенсатором и призмой двойного изображения, обеспечивающей зеркальное оборачивание одного изображения относительно другого, причем автоколлимационная марка выполнена в виде двух непрозрачных диаметрально расположенных секторов, площадь каждого из которых равна четверти поля зрения.

Источники инфбрмации принятые во внимание при экспертизе

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

М 528532, кл. G 02 8 27/30, 18.06.74, прототип