УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЛАЗЕРНОГО ДАЛЬНОМЕРА Российский патент 2005 года по МПК G01M11/02 G01B11/26 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, более конкретно к устройствам для контроля параметров лазерных дальномеров.

Известно устройство для контроля параметров лазерного дальномера, содержащее расположенные последовательно приемный оптический модуль, включающий оптически связанные ослабитель лазерного излучения, первый объектив и первый световод, устройство задержки оптического сигнала и модуль излучения, включающий оптически связанные второй световод и второй объектив, причем выходной торец второго световода расположен в фокальной плоскости второго объектива, при этом оптические оси первого и второго объективов параллельны между собой [1]. Основными недостатками этого устройства являются невысокая точность определения непараллельности визирной оси и осей канала излучения и приемного канала контролируемого дальномера, обусловленная отсутствием системы контроля параллельности осей приемного оптического модуля и модуля излучения устройства, ограниченная область использования, обусловленная невозможностью определения одного из основных параметров дальномера - уровня энергии излучения, а также невысокие эксплуатационные характеристики, связанные с невозможностью оперативного устранения непараллельности осей приемного оптического канала и канала излучения устройства.

Задачей изобретения является повышение точности контроля непараллельности визирной оси и осей канала излучения и приемного канала контролируемого дальномера, а также расширение области его использования.

Для решения поставленной задачи в устройстве для контроля лазерного дальномера, содержащем расположенные последовательно приемный оптический модуль, включающий оптически связанные ослабитель лазерного излучения, первый объектив и первый световод, устройство задержки оптического сигнала и модуль излучения, включающий оптически связанные второй световод и второй объектив, причем выходной торец второго световода расположен в фокальной плоскости второго объектива, при этом оси приемного оптического модуля и модуля излучения параллельны между собой, приемный оптический модуль дополнительно содержит сетку со светящимися радиальными штрихами и прозрачной диафрагмой, расположенной в точке пересечения штрихов сетки, установленную в фокальной плоскости первого объектива, введены дополнительно фотоприемное устройство, устройство управления и регистрации измерительной информации, осветитель, оптический блок, волоконно-оптический делитель, вход которого оптически связан с выходом первого световода, а первый и второй выходы оптически связаны соответственно со входом устройства задержки оптического сигнала и со входом фотоприемного устройства, выход которого подключен к устройству управления и регистрации измерительной информации, и волоконно-оптический сумматор, первый и второй входы которого оптически связаны соответственно с выходом устройства задержки оптического сигнала и с осветителем, а выход - со входом второго световода, оптический блок выполнен в виде ромбической призмы и клина с углом 45°, первая отражающая грань ромбической призмы расположена на оси приемного оптического модуля и оптически связана с ним, а вторая отражающая грань, к которой приклеен клин, расположена на оси модуля излучения, в плоскости склейки расположено светоделительное покрытие, при этом оптический блок установлен с возможностью вывода из хода лучей.

Модуль излучения может дополнительно содержать оптический компенсатор, расположенный между вторым световодом и объективом модуля излучения.

Устройство задержки оптического сигнала может быть выполнено в виде волоконно-оптической линии задержки, включающей, по меньшей мере, два волоконно-оптических канала с устройством их переключения.

Введение в приемный оптический модуль сетки со светящимися радиальными штрихами и прозрачной диафрагмой, расположенной в точке пересечения штрихов сетки, установленной в фокальной плоскости первого объектива, осветителя, оптического блока, волоконно-оптического сумматора, первый и второй входы которого оптически связаны соответственно с выходом устройства задержки оптического сигнала и с осветителем, а выход - со входом второго световода, выполнение оптического блока в виде ромбической призмы и клина с углом 45°, при этом первая отражающая грань ромбической призмы расположена на оси приемного оптического модуля и оптически связана с ним, а вторая отражающая грань, к которой приклеен клин, расположена на оси модуля излучения, в плоскости склейки расположено светоделительное покрытие, причем оптический блок установлен с возможностью вывода из хода лучей, обеспечивает повышение точности контроля, так как позволяет не только повысить точность прицеливания контролируемого дальномера, но и избежать ошибок измерений, связанных с расстраиванием измерительной схемы устройства, осуществив его поверку непосредственно в процессе проведения измерений. Непараллельность осей приемного оптического модуля и модуля излучения может быть оперативно устранена с помощью дополнительно введенного в модуль излучения оптического компенсатора, например линзового. Введение в заявляемое устройство фотоприемного устройства, устройства управления и регистрации измерительной информации, волоконно-оптического делителя, вход которого оптически связан с выходом первого световода, а первый и второй выходы оптически связаны соответственно со входом устройства задержки оптического сигнала и со входом фотоприемного устройства, выход которого подключен к устройству управления и регистрации измерительной информации, обеспечивает расширение области использования устройства, так как позволяет дополнительно оценить уровень энергии излучения контролируемого лазерного дальномера, который отображается на табло устройства управления и регистрации измерительной информации.

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства, на фиг.2 - внешний вид сетки со светящимися штрихами и прозрачной диафрагмой, на фиг.3 - вид поля зрения контролируемого дальномера в момент контроля.

Устройство для контроля лазерного дальномера включает (фиг.1) расположенные последовательно приемный оптический модуль 1, включающий оптически связанные ослабитель лазерного излучения 2, первый объектив 3, сетку 4 со светящимися радиальными штрихами и прозрачной диафрагмой, расположенной в точке пересечения штрихов сетки, и первый световод 5, волоконно-оптический делитель 6, фотоприемное устройство 7, устройство управления и регистрации измерительной информации 8, устройство задержки оптического сигнала 9, выполнено в виде волоконно-оптической линии задержки, включающей, по меньшей мере, два волоконно-оптических канала 10 с устройством их переключения 11, волоконно-оптический сумматор 12, осветитель 13, модуль излучения 14, включающий оптически связанные второй световод 15, оптический компенсатор 16 и второй объектив 17, а также оптический блок, выполненный в виде склеенных между собой ромбической призмы 18 и клина 19 с углом 45°, причем в плоскости их склейки расположено светоделительное покрытие. Оптические оси приемного оптического модуля и модуля излучения параллельны между собой. Сетка 4 установлена в фокальной плоскости первого объектива 3. Штрихи сетки могут быть выполнены рассеивающими и подсвечиваться, например, светодиодами (на фиг.1 не показаны). Выходной торец второго световода 15 расположен в фокальной плоскости второго объектива 17. Вход волоконно-оптического делителя 6 оптически связан с выходом первого световода 5, а первый и второй выходы оптически связаны соответственно со входом устройства задержки оптического сигнала 9 и со входом фотоприемного устройства 7, выход которого подключен к устройству управления и регистрации измерительной информации 8. Устройство задержки оптического сигнала 9 может иметь также встроенные волоконно-оптические делители и сумматоры, а также ослабители излучения. Первый и второй входы волоконно-оптического сумматора 12 оптически связаны соответственно с выходом устройства задержки оптического сигнала 9 и с осветителем 13, а выход - со входом второго световода 15. Первая отражающая грань ромбической призмы 18 оптического блока расположена на оси приемного оптического модуля 1 и оптически связана с ним, а вторая отражающая грань, к которой приклеен клин 19, расположена на оси модуля излучения 14, при этом оптический блок установлен с возможностью вывода из хода лучей.

На фиг.1 показан также контролируемый лазерный дальномер 20, выходящий из него импульс лазерного излучения 22, и входящий, задержанный во времени заявляемым устройством импульс лазерного излучения 21.

На фиг.2 показан внешний вид сетки 4 со светящимися радиальными штрихами 23 и прозрачной диафрагмой 24, расположенной в точке пересечения штрихов сетки.

Устройство управления и регистрации измерительной информации 8 может быть реализовано в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя, цифрового процессора обработки и управления, выполненного на программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС) с кварцевым генератором, многоразрядного цифрового индикатора, служащего для отображения измерительной информации.

Устройство задержки оптического сигнала 9 может быть выполнено также в виде электронной линии задержки, включающей фотоприемное устройство, устройство задержки сигнала и импульсный источник излучения, а также в виде любой другой линии задержки, имеющей оптические вход и выход. Оптический компенсатор 16 может быть выполнен линзовым или клиновым. Его использование упрощает устранение обнаруженной непараллельности приемного оптического модуля и модуля излучения. Оптический блок может включать компенсаторы, например клиновые, ошибок отклонения выходящих из него световых пучков лучей.

Осветитель 13 может быть выполнен в виде светодиода с излучением в видимой области спектра.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы контролируемый лазерный дальномер 20 устанавливают относительно устройства так, чтобы его канал излучения оказался напротив приемного оптического модуля 1, а приемный канал, совмещенный с визирным каналом дальномера, - напротив модуля излучения 14 и подключают вход и выход лазерного дальномера 20 к устройству управления и регистрации измерительной информации 8. Вводят в ход лучей оптический блок. Включают осветитель 13 и светодиоды подсветки штрихов сетки 4. В поле зрения визирного устройства контролируемого дальномера 20 наблюдаются изображения штрихов сетки 4, сформированные в обратном ходе лучей света первым объективом 3 приемного оптического модуля 1, ромбической призмой 19 оптического блока и объективом дальномера, а также изображение подсвеченного осветителем 13 через волоконно-оптический сумматор 12 торца второго световода 15, сформированное вторым объективом 17 и объективом контролируемого дальномера (фиг.3). Наклонами устройства или контролируемого дальномера добиваются совмещения изображения штрихов сетки 4 со штрихами 25 визирного устройства дальномера. При этом вершина прицельной марки 26 должна находиться в центре светящегося изображения второго световода 15. В противном случае с помощью оптического компенсатора 16 добиваются выполнения этого условия. Выводят оптический блок из хода лучей, выключают осветитель 13 и светодиоды подсветки штрихов сетки 4. С помощью устройства управления и регистрации измерительной информации 8 или органами управления дальномера выполняют пуск излучения лазера. Импульс лазерного излучения точно отъюстированного дальномера по стрелке 22 входит в приемный оптический модуль 1, проходит через ослабитель излучения 2, первый объектив 3, прозрачную диафрагму 24 сетки 4 и попадает в первый световод 5, затем в волоконно-оптический делитель 6. Часть излучения попадает на фотоприемное устройство 7, с выхода которого электрический сигнал подается на устройство управления и регистрации измерительной информации 8 для отображения на табло уровня энергии излучения, а другая часть - на вход устройства задержки оптического сигнала 9. Импульс лазерного излучения проходит выбранный устройством переключения 11 волоконно-оптический канал 10, затем волоконно-оптический сумматор 12 и поступает во второй световод 15, проходит оптический компенсатор 16, второй объектив 17 модуля излучения 14 и попадает в объектив приемного канала контролируемого дальномера 20. Системы дальномера определяют заданную дистанцию. Результат измерения передается на табло устройства управления и регистрации измерительной информации 8. Переключив волоконно-оптический канал устройства задержки оптического сигнала 9, можно повторить измерения для другой задаваемой дистанции. Если контролируемый дальномер отъюстирован неправильно, то есть имеет место непараллельность канала излучения или приемного канала и визирной оси, то результат измерения дистанции не будет получен, так как либо диафрагма сетки 4 не пропустит излучение и оно не попадет в линию задержки оптического сигнала и в конечном итоге - в дальномер, при этом фотоприемник 6 не зарегистрирует сигнала требуемого уровня, либо излучение не попадет на фотоприемное устройство дальномера. В последнем случае фотоприемник 6 зарегистрирует сигнал требуемого уровня.

Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает повышение точности определения непараллельности визирной оси и осей канала излучения и приемного канала контролируемого дальномера, так как обеспечивает оперативный контроль осей приемного оптического модуля и модуля излучения устройства непосредственно в процессе измерений, а также обеспечивает расширение области его использования, так как позволяет не только осуществить проверку работоспособности систем электроники дальномера, но и определить качество его юстировки и измерить уровень энергии, отображаемый на табло устройства управления и регистрации измерительной информации.

Источники информации

1. Патент Великобритании №2141891, кл. G 01 S 17/10, 1985 - (прототип).

Устройство содержит расположенные последовательно приемный оптический модуль, устройство задержки оптического сигнала и модуль излучения, при этом оси приемного оптического модуля и модуля излучения параллельны между собой. Приемный оптический модуль дополнительно содержит сетку со светящимися радиальными штрихами и прозрачной диафрагмой, расположенной в точке пересечения штрихов сетки, установленную в фокальной плоскости первого объектива, а также введены дополнительно фотоприемное устройство, устройство управления и регистрации измерительной информации, осветитель, оптический блок, волоконно-оптический делитель и волоконно-оптический сумматор. Обеспечивается повышение точности контроля непараллельности визирной оси и осей канала излучения и приемного канала контролируемого дальномера, а также расширение области его использования. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для контроля лазерного дальномера, содержащее расположенные последовательно приемный оптический модуль, включающий оптически связанные ослабитель лазерного излучения, первый объектив и первый световод, устройство задержки оптического сигнала и модуль излучения, включающий оптически связанные второй световод и второй объектив, причем выходной торец второго световода расположен в фокальной плоскости второго объектива, при этом оси приемного оптического модуля и модуля излучения параллельны между собой, отличающееся тем, что приемный оптический модуль дополнительно содержит сетку со светящимися радиальными штрихами и прозрачной диафрагмой, расположенной в точке пересечения штрихов сетки, установленную в фокальной плоскости первого объектива, введены дополнительно фотоприемное устройство, устройство управления и регистрации измерительной информации, осветитель, оптический блок, волоконно-оптический делитель, вход которого оптически связан с выходом первого световода, а первый и второй выходы оптически связаны соответственно со входом устройства задержки оптического сигнала и со входом фотоприемного устройства, выход которого подключен к устройству управления и регистрации измерительной информации, и волоконно-оптический сумматор, первый и второй входы которого оптически связаны соответственно с выходом устройства задержки оптического сигнала и с осветителем, а выход - со входом второго световода, оптический блок выполнен в виде ромбической призмы и клина с углом 45°, первая отражающая грань ромбической призмы расположена на оси приемного оптического модуля и оптически связана с ним, а вторая отражающая грань, к которой приклеен клин, расположена на оси модуля излучения, в плоскости склейки расположено светоделительное покрытие, при этом оптический блок установлен с возможностью вывода из хода лучей.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что модуль излучения дополнительно содержит оптический компенсатор, расположенный между вторым световодом и объективом модуля излучения.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что устройство задержки оптического сигнала выполнено в виде волоконно-оптической линии задержки, включающей по меньшей мере два волоконно-оптических канала с устройством их переключения.