УСТРОЙСТВО НАВЕДЕНИЯ ЛАЗЕРНОГО ЛУЧА Российский патент 2004 года по МПК G02B23/14 

Предлагаемое изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения, а именно к лабораторным устройствам, предназначенным для наведения лазерного луча на цель проверяемого изделия, находящегося под воздействием внешних возмущающих факторов, и оценки его точностных параметров.

Известно устройство для наведения лазерного луча по патенту Великобритании 2275543, G 02 В 23/00, приор. 16.10.92. опубл. 31.08.94, которое содержит лазер с двумя юстировочными зеркалами и визирную трубку. Положение лазерного луча регулируется зеркалами так, чтобы он проходил по оси визирной трубки. Наведение на цель осуществляется с помощью телескопического видоискателя, который устанавливается вместо одного из зеркал, при этом его ось совпадает с осью визирной трубки. Это увеличивает поле обзора, в результате чего сокращается время поиска цели. После наведения на цель видоискатель снимается, а на его место вновь устанавливается зеркало. Таким образом, ось лазера наводится на цель.

Указанное устройство принято за прототип.

К недостаткам прототипа относится:
- наличие сменных оптических элементов: телескопического видоискателя и зеркала, на установку которых требуется дополнительное время;
- небольшое, порядка 10 град., поле обзора телескопического видоискателя, определяющего поле обзора устройства при наведении;
- отсутствие возможности точностных измерений выходных параметров изделия, которое может находиться под воздействием внешних возмущающих факторов.

Задачей изобретения является уменьшение времени наведения лазерного луча и возможность оценки точностных параметров проверяемого изделия.

Указанная задача достигается тем, что устройство наведения лазерного луча содержит визирную трубку и видоискатель с лазером и юстировочными зеркалами.

От прототипа данное устройство отличается тем, что визирная трубка выполнена в виде автоколлиматора, а видоискатель дополнительно содержит полупрозрачный матовый экран, имеющий в центре отверстие и центральное перекрестие из штрихов, вдоль которых нанесена сетка, выполненная в виде спаренных квадратов. Причем автоколлиматор, лазер и юстировочные зеркала размещены в едином корпусе так, что оптическая ось лазера совпадает с визирной осью автоколлиматора, а экран расположен перед автоколлиматором так, что визирная ось автоколлиматора проходит через центр отверстия экрана, при этом поле обзора видоискателя рассчитывается по формуле:
2β = 2arctgt/S,
где t - расстояние от центра экрана до его края,
S - расстояние от экрана до проверяемого изделия.

Благодаря наличию этих признаков уменьшается время наведения за счет более быстрого поиска цели в поле обзора, превосходящем поле обзора телескопического видоискателя прототипа, и отсутствия сменных элементов конструкции, при этом наличие автоколлиматора позволяет оценивать точностные параметры проверяемого изделия при воздействии на него внешних возмущающих факторов.

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1- 5.

Фиг.1 - общий вид устройства.

Фиг.2 - принципиальная схема автоколлиматора.

Фиг.3 - общий вид экрана.

Фиг.4 - принципиальная схема устройства для поиска и наведения.

Фиг. 5 - принципиальная схема устройства для определения точностных параметров изделия.

Устройство наведения лазерного луча содержит лазер 1 (фиг.1), два юстировочных зеркала 2 и 3, автоколлиматор 4, расположенные в корпусе 5, установленном на поворотном устройстве 6, имеющем рукоятки управления 7 и 8, и полупрозрачный матовый экран 9, расположенный перед автоколлиматором 4 на стойках 10.

Автоколлиматор 4 (фиг.1) состоит из объектива 11 (фиг.2), двух отражательных зеркал 12 и 13, предназначенных для уменьшения габаритов автоколлиматора, светоделительного куба 14, сетки 15, на которой нанесена шкала с делениями, и окуляра 16. Кроме того, автоколлиматор 4 содержит дополнительную сетку 17 со щелью, конденсор 18, лампу 19 и имеет визирную ось 20.

Экран 9 (фиг.3) выполнен из полупрозрачного органического стекла и имеет матовую поверхность, на которую нанесена гравировка в виде штрихового перекрестия 21 с сеткой 22, состоящей из спаренных квадратов, и имеет в центре отверстие 23. Экран 9 крепится на стойках 10 и может перемещаться по высоте относительно основания 24.

Работа устройства заключается в следующем.

Объектив 11 (фиг.2) и сетка 15 формируют визирную ось 20 автоколлиматора 4, которая совмещена с автоколлимационной визирной осью, сформированной сеткой 17 и объективом 11.

Вращением рукояток 7 и 8 (фиг.4, 5) устанавливают автоколлиматор в исходное положение, при котором визирная ось 20 автоколлиматора располагается, например, в горизонтальной плоскости X-X.

Перед объективом 11 автоколлиматора, в непосредственной близости от него устанавливают экран 9 (фиг.3), перемещая на стойках 10 относительно основания 24, так, чтобы отверстие 22 совпало с отверстием объектива 11 автоколлиматора.

Цель 25 проверяемого изделия 26 (фиг.4) должна быть выставлена так, чтобы визирная ось 20 автоколлиматора была перпендикулярна поверхности цели 25. Для этого используют видоискатель с лазером 1 и экраном 9.

При произвольном положении цели 25 (фиг.5) луч от лазера 1 отражается от поверхности цели 25 по направлению 27, а на матовой поверхности экрана, например, в точке М, проецируется след от лазерного луча в виде светлого пятна.

Затем изделие 26 разворачивают так, чтобы светлое пятно сместилось к центру экрана 9. Для удобства выполнения разворота изделия 26 используют перекрестие 21 (фиг. 3) с сеткой 22 экрана 9 и наблюдают за перемещением светлого пятна по спаренным квадратам сетки 22. После выполнения указанных операций выключают лазер 1 и, наблюдая в окуляр 16 (фиг.2), добиваются совмещения центра сетки 15 с автоколлимационным изображением штриха-оценщика сетки 17, сформированного объективом 11 после отражения визирной оси 20 от поверхности цели 25 (фиг.4).

При воздействии на изделие 26 возмущающих факторов происходит изменение положения отраженного визирного луча, тогда через окуляр 16 (фиг.2) наблюдают смещение автоколлимационного изображения штриха-оценщика относительно сетки 15, по которой оценивается угловая величина смещения оси.

В предлагаемом устройстве применен экран 9, позволяющий наблюдать за перемещением светлого пятна с любой его стороны, при этом поле обзора 2β видоискателя зависит только от габаритов экрана 9 и определяется по формуле:
2β = 2arctgt/S,
где t - расстояние от центра экрана до его края,
S - расстояние от экрана до проверяемого изделия.

Например, при S=500 мм и t=300 мм поле обзора видоискателя 2β=60^o, в то время как поле обзора телескопического видоискателя прототипа может быть лишь порядка 10^o. Кроме того, наблюдение за перемещением лазерного пятна по экрану 9 комфортнее по сравнению с наблюдением через окуляр телескопического видоискателя прототипа.

Применение: в оптико-электронной технике при лабораторных испытаниях изделий, подвергающихся воздействию внешних возмущающих факторов. Сущность: устройство содержит автоколлиматор и видоискатель, состоящий из лазера с юстировочными зеркалами и полупрозрачного матового экрана, имеющего в центре отверстие и центральное перекрестие из штрихов, вдоль которых нанесена сетка, выполненная в виде спаренных квадратов. Автоколлиматор, лазер и юстировочные зеркала размещены в едином корпусе таким образом, что оптическая ось лазера совпадает с визирной осью автоколлиматора, а экран расположен перед автоколлиматором так, что визирная ось автоколлиматора проходит через центр отверстия экрана. При этом поле обзора видоискателя рассчитывается по заявленной формуле. Технический результат: увеличение поля обзора, сокращение времени наведения. 5 ил.

Устройство наведения лазерного луча, содержащее визирную трубку и видоискатель с лазером и юстировочными зеркалами, отличающееся тем, что визирная трубка выполнена в виде автоколлиматора, а видоискатель дополнительно содержит полупрозрачный матовый экран, имеющий в центре отверстие и центральное перекрестие из штрихов, вдоль которых нанесена сетка, выполненная в виде спаренных квадратов, причем автоколлиматор, лазер и юстировочные зеркала размещены в едином корпусе так, что оптическая ось лазера совпадает с визирной осью автоколлиматора, а экран расположен перед автоколлиматором так, что визирная ось автоколлиматора проходит через центр отверстия экрана, при этом поле обзора видоискателя рассчитывается по формуле

2β=2arctg t/S,

где t – расстояние от центра экрана до его края;

S – расстояние от экрана до проверяемого изделия.