УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ВЗАИМНОГО УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОТРАЖАТЕЛЕЙ Российский патент 1997 года по МПК G01B11/26 G02B23/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений взаимных угловых положений плоских зеркальных отражателей или для определения угловых координат.

Известно устройство (1), содержащее множество пар отражателей, каждая из которых связана между собой оптически с помощью угла коллинеарного переноса лучей (УКПЛ) и автоколлиматора (АК).

Известное устройство не позволяет точно определять взаимное угловое положение множества отражателей, расположенных под различными углами одним АК.

Наиболее близким аналогом к изобретению является устройство (2) определения взаимного углового положения отражателей, содержащее АК, УКПЛ, первый и второй плоские зеркальные отражатели, ориентированные параллельно друг к другу и связанные между собой оптически с помощью УКПЛ и АК.

Однако с помощью этого устройства невозможно измерять взаимное угловое положение отражателей, ориентированных друг к другу под произвольными углами при взаимной угловой нестабильности всех элементов устройства (АК, УКПЛ и зеркальных отражателей).

Технической задачей изобретения является создание устройства измерения взаимного углового положения отражателей повышенной точности, а именно - повышение точности измерения взаимных угловых положений плоских зеркальных отражателей, ориентированных друг к другу под произвольными углами при взаимной угловой нестабильности всех элементов устройства.

Технический результат достигается тем, что устройство измерения взаимного углового положения отражателей, содержащее автоколлиматор, узел коллинеарного переноса лучей, первый и второй плоские зеркальные отражатели, ориентированные параллельно друг к другу и связанные между собой оптически узлом коллинеарного переноса лучей и автоколлиматором, которое в отличие от известного устройства дополнено третьим и четвертым плоскими зеркальными отражателями, причем третий отражатель ориентирован под произвольным углом к первому отражателю, а четвертый отражатель образует с первым отражателем двугранный угол, равный половине двугранного угла, образованного первым и третьим отражателями, при этом второй и четвертый отражатели жестко связаны между собой.

Кроме того, устройство дополнено оптическими клиновыми компенсаторами, причем один из оптических клиновых компенсаторов размещен между первым отражателем и узлом коллинеарного переноса лучей, а второй оптический клиновый компенсатор установлен между третьим и четвертым зеркальными отражателями.

Устройство дополнено вторым узлом коллинеарного переноса лучей, установленным по ходу лучей между третьим и четвертым отражателями.

Вместе с тем устройство дополнено пятым и шестым плоскими отражателями, причем пятый отражатель ориентирован под произвольным углом к первому отражателю, а шестой отражатель образует с первым отражателем двугранный угол, равный половине двугранного угла, образованного между первым и пятым отражателями, при этом шестой и второй отражатели жестко связаны между собой.

В ходе лучей между пятым и шестым отражателями установлен оптический клиновый компенсатор. Также в ходе лучей между пятым и шестым отражателями установлен узел коллинеарного переноса.

Совокупность всех перечисленных признаков заявленного технического решения позволит обеспечить высокоточные измерения взаимных угловых положений плоских зеркальных отражателей, ориентированных друг к другу под произвольными углами при взаимной угловой нестабильности всех элементов устройства.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит автоколлиматор 1, например фотоэлектрический, обеспечивающий измерение в статике и в динамике, узел коллинеарного переноса лучей 2, первый плоский зеркальный отражатель 3, второй плоский зеркальный отражатель 4. Отражатели ориентированы параллельно друг другу и связаны между собой оптически с помощью узла коллинеарного переноса лучей 2 и автоколлиматора 1.

В отличие от известного устройства изобретение дополнено третьим 5 и четвертым 6 плоскими зеркальными отражателями. Третий отражатель 5 ориентирован под произвольным углом к первому отражателю 3. Четвертый отражатель 6 образует с первым отражателем 3 половину двугранного угла от двугранного угла между первым 3 и третьим 5 отражателями. При этом второй 4 и четвертый 6 отражатели жестко связаны между собой.

Устройство дополнено оптическими клиновыми компенсаторами 7 и 8. Один из оптических клиновых компенсаторов 7 размещен между первым отражателем 3 и узлом коллинеарного переноса 2. Второй оптический клиновый компенсатор 8 установлен между третьим 5 и четвертым 6 отражателями.

Кроме того, устройство дополнено вторым узлом коллинеарного переноса лучей 9, установленным по ходу лучей между третьим 5 и четвертым 6 отражателями.

Устройство дополнено пятым 10 и шестым 11 плоскими отражателями, причем пятый отражатель 10 ориентирован под произвольным углом к первому отражателю 3, а шестой 11 отражатель образует с первым отражателем 3 половину двугранного угла от двугранного угла между первым 3 и пятым 10 отражателями, при этом шестой 11 и второй 4 отражатели жестко связаны между собой.

Между пятым 10 и шестым 11 отражателями установлен оптический клиновый компенсатор 12.

Кроме того, устройство дополнено третьим узлом коллинеарного переноса 13.

Узлы 9 и 13 обеспечивают передачу пучков лучей к отражателям 5 и 6, разнесенным в пространстве.

Работает устройство следующим образом.

Одна часть параллельного пучка лучей из автоколлиматора (АК) 1 направляется через узел коллинеарного переноса лучей (УКПЛ) 2 на отражатель 3 и после отражения возвращается по тому же пути в АК, где снимаются угловые координаты X₁ и Y₁ по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Другая часть пучка из АК попадает на второй отражатель 4 и возвращается обратно в автоколлиматор, где снимаются отсчеты X₂ и Y₂. Третья часть пучка после отражения от четвертого отражателя 6 попадает на отражатель 5 и, возвращаясь обратно в АК, дает отсчеты X₃ и Y₃. По разности отсчетов

и углу между гранями 4 и 5 определяют взаимное угловое положение отражателей 3 и 5. При этом непостоянство (нестабильность) взаимного углового положения всех элементов измерительной системы не влияет на определение взаимного углового положения первого и третьего отражателей.

Для обеспечения измерений, чтобы автоколлиматорные изображения от различных граней не накладывались друг на друга, перед работой автоколлимационные изображения разводят на заданные углы с помощью оптических клиновых компенсаторов 7 и 8.

При необходимости измерения взаимного углового положения нескольких отражателей (3, 5 и 10) рассматривается автоколлимационное изображение от пятого отражателя 10. Снимаются отсчеты x₄ и y₄. По разности Δx₁, Δx₃, Δy₁, Δy₃ и Δy₄= y₄-y₂, Δx₄= x₄-x₂. а также углов между гранями 4, 6, 11 определяется взаимное положение отражателей. Для исключения наложения изображений от отражателя 10 перед работой пользуются оптическими клиновыми компенсаторами 12.

Изобретение позволяет обеспечить высокоточные измерения взаимных угловых положений плоских зеркальных отражателей, ориентированных друг к другу под произвольными углами при взаимной угловой нестабильности всех элементов устройства, как в статике, так и в динамике.

Устройство определения взаимного углового положения отражателей содержит автоколлиматор 1, узел коллинеарного переноса лучей 2, первый и второй плоские зеркальные отражатели 3, 4, ориентированные параллельно друг другу и связанные между собой оптические с помощью коллинеарного переноса лучей 2 и автоколлиматора 1. В устройство введены третий 5 и четвертый 6 зеркальный отражатели, причем третий отражатель 5 ориентирован под произвольным углом к первому 3, а четвертый отражатель 6 образует с первым 3 двухгранный угол, равный половине двухгранного угла, образованного первым 3 и третьим 5 отражателями, при этом второй 4 и четвертый 6 отражатели жестко связаны между собой. Для настройки устройства оно может быть дополнено клиновыми компенсаторами 7, 8, 12. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство измерения взаимного углового положения отражателей, содержащее автоколлиматор, узел коллинеарного переноса лучей, первый и второй плоские зеркальные отражатели, ориентированные параллельно друг другу и связанные между собой оптически с помощью узла коллинеарного переноса лучей и автоколлиматора, отличающееся тем, что устройство дополнено третьим и четвертым плоскими зеркальными отражателями, причем третий отражатель ориентирован под произвольным углом к первому отражателю, а четвертый отражатель образует с первым отражателем двугранный угол, равный половине двугранного угла, образованного первым и третьим отражателями, при этом второй и четвертый отражатели жестко связаны между собой. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для решения задачи настройки устройства перед работой оно дополнено оптическими клиновыми компенсаторами, причем один из компенсаторов размещен между первым отражателем и узлом коллинеарного переноса лучей, а второй компенсатор установлен между третьим и четвертым зеркальными отражателями. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между третьим и четвертым отражателями установлен второй узел коллинеарного переноса лучей. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно пятым и шестым плоскими зеркальными отображателями, причем пятый отражатель ориентирован под произвольным углом к первому отражателю, а шестой отражатель образует с первым отражателем двугранный угол, равный половине двугранного угла, образованного первым и пятым отражателями, при этом шестой и второй отражатели жестко связаны между собой. 5. Устройство по п.1 или 4, отличающееся тем, что между пятым и шестым отражателями установлен оптический клиновой компенсатор. 6. Устройство по п.1 или 4, отличающееся тем, что между пятым и шестым отражателями установлен узел коллинеарного переноса.