СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДВУГРАННЫХ УГЛОВ ЗЕРКАЛЬНО-ПРИЗМЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК G01B11/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного контроля двугранных углов зеркально-призменных элементов (ЗПЭ).

Известен способ измерения двугранных углов зеркально-призменных элементов (ЗПЭ) и устройство для его осуществления (Электронный учебник по дисциплине «Прикладная оптика». Теоретические и физические основы устройства ОП. Автор: Митрофанов С.С. (СПбГУ ИТМО) гл.4, раздел 3, подраздел 4, п.4 «Гониометры», http://de.ifmo.ru/bk_netra.).

Способ заключается в том, что пучок параллельных лучей из автоколлиматора направляют на грань контролируемой правильной многогранной призмы и по автоколлимационному изображению марки определяют угловое положение грани, последовательно поворачивают призму вокруг своей оси на величину рабочего угла призмы, вновь направляют пучок параллельных лучей на последующую грань контролируемой многогранной призмы и по автоколлимационному изображению марки определяют угловое положение последующей грани, операцию повторяют для всех граней призмы и получают значения угловых положений автоколлимационных изображений марки от всех граней призмы.

Устройство для осуществления этого способа содержит поворотный столик с круговым отсчетным устройством, автоколлиматор, ось которого ориентирована перпендикулярно к оси поворота столика, основание, на котором они расположены, и контролируемую правильную многогранную призму, размещенную на поворотном столике, с возможностью поворота со столиком вместе так, что ее ось соосна с осью поворота столика, а одна из граней ориентирована перпендикулярно к оси автоколлиматора перед его входным окном.

Однако реализация этого способа требует дорогостоящего высокоточного гониометра или эталонной правильной многогранной призмы. При этом точность метода ограничивается в первую очередь точностью кругового отсчетного устройства (лимба, кругового датчика угла или точностью эталона).

Наиболее близким к заявляемому способу измерения двугранных углов зеркально-призменных элементов и устройству для его осуществления являются способ и устройство для его осуществления (патент РФ №2431801, МПК G01B 11/26).

Способ заключается в том, что первую часть пучка параллельных лучей из автоколлиматора направляют на грань контролируемой правильной многогранной призмы и по автоколлимационному изображению марки определяют угловое положение этой грани, одновременно вторую часть пучка параллельных лучей из автоколлиматора направляют на первую грань углового зеркала и по автоколлимационному изображению марки от этой грани определяют угловое положение грани, последовательно поворачивают призму вокруг своей оси на величину рабочего угла призмы, вновь направляют первую часть пучка параллельных лучей на последующую грань контролируемой многогранной призмы и по автоколлимационному изображению марки определяют угловое положение последующей грани, одновременно направляют вторую часть пучка параллельных лучей из автоколлиматора на первую грань углового зеркала и по автоколлимационному изображению марки от этой грани определяют угловое положение этой грани, затем первую и вторую части пучка параллельных лучей из автоколлиматора направляют на плоское съемное зеркало и по автоколлимационному изображению марок автоколлиматора определяют угловое положение плоского съемного зеркала.

Устройство для осуществления этого способа содержит поворотный столик, автоколлиматор, визирная ось которого ориентирована перпендикулярно к оси поворота столика, основание, на котором они расположены, и контролируемую правильную многогранную призму, размещенную на поворотном столике с возможностью поворота со столиком вместе так, что ее ось соосна с осью поворота столика, а одна из граней контролируемой многогранной призмы, размещенная перед входным окном автоколлиматора, ориентирована перпендикулярно к его визирной оси, неподвижный столик, размещенный на основании, и угловое зеркало с углом между отражающими гранями, равным углу между смежными гранями призмы, установленное на неподвижном столике, так что первая грань углового зеркала ориентирована перпендикулярно к визирной оси автоколлиматора, а ребро, образованное отражающими гранями, параллельно оси вращения столика, между автоколлиматором и контролируемыми гранями многогранной призмы и углового зеркала установлено плоское съемное зеркало, при этом плоское съемное зеркало ориентировано перпендикулярно к визирной оси автоколлиматора.

Недостатком известного способа и устройства является наличие большого количества операций для получения результата, что снижает надежность и точность получаемых результатов, требует высокой квалификации измерителей.

В связи с этим, задачей изобретения является создание способа измерения ЗПЭ с повышенной надежностью и точностью получаемых результатов и удешевлением оборудования для его реализации.

Технический результат - получение способа измерений двугранных углов ЗПЭ с повышенной надежностью и точностью при использовании сравнительно простого устройства.

Это достигается тем, что в способе измерения двугранных углов зеркально-призменных элементов, при котором первую часть пучка параллельных лучей из автоколлиматора направляют на грань контролируемой правильной многогранной призмы и по автоколлимационному изображению марки определяют угловое положение этой грани, одновременно вторую часть пучка параллельных лучей из автоколлиматора направляют на первую грань первого углового зеркала и по автоколлимационному изображению марки от этой грани определяют угловое положение грани, последовательно поворачивают призму вокруг своей оси на величину рабочего угла призмы, вновь направляют первую часть пучка параллельных лучей на последующую грань контролируемой многогранной призмы и по автоколлимационному изображению марки определяют угловое положение последующей грани, одновременно направляют вторую часть пучка параллельных лучей из автоколлиматора на первую грань первого углового зеркала и по автоколлимационному изображению марки от этой грани определяют угловое положение этой грани, затем первую и вторую части пучка параллельных лучей из автоколлиматора направляют на плоское съемное зеркало и по автоколлимационному изображению марок автоколлиматора определяют угловое положение плоского съемного зеркала, - вторую часть пучка параллельных лучей от автоколлиматора формируют после прохождения первой перископической системы, дополнительно формируют третью часть пучка параллельных лучей от автоколлиматора после прохождения второй перископической системы и направляют на второе угловое зеркало, после прохождения которого, одновременно, одну часть из прошедшей второе угловое зеркало третьей части пучка направляют на смежную грань правильной многогранной призмы и по автоколлимационному изображению марки определяют ее угловое положение, а вторую часть из прошедшей второе угловое зеркало третьей части пучка направляют через третью перископическую систему на вторую грань первого углового зеркала и по автоколлимационному изображению марки определяют ее угловое положение, измерения повторяют для каждой смежной грани многогранной призмы после каждого последовательного ее поворота вокруг своей оси на величину рабочего угла призмы, при этом после прохождения первой и второй частей пучка параллельных лучей из автоколлиматора на плоское съемное зеркало направляют первую и вторую части из прошедшей второе угловое зеркало третьей части пучка параллельных лучей на плоское съемное зеркало, причем вторую часть из прошедшей второе угловое зеркало третьей части пучка параллельных лучей направляют через третью перископическую систему, и по автоколлимационному изображению марок определяют угловое положение плоского съемного зеркала, а величину угла α между гранями первого углового зеркала вычисляют по формуле

$$\alpha =\frac{{360}^{\circ }}{n}+\frac{{\displaystyle \sum _1^n\left[\left(B_{i+1}-B_{i+1}^{\text{'}}\right)-\left(A_i-A_i^{\text{'}}\right)\right]}}{n}-\left[\left(B-B\text{'}\right)-\left(A-A\text{'}\right)\right],\left(1\right)$$

где i=1, 2, …n - последовательные номера граней правильной многогранной призмы, причем при i=n вместо (i+1) следует записывать 1;

A_i - отсчет по автоколлиматору при наведении на i-ую грань правильной многогранной призмы при направлении на нее первой части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

$$A_i^{\text{'}}$$ - отсчет по автоколлиматору при наведении на первую грань первого углового зеркала при наличии отсчета A_j от i-й грани многогранной призмы, при направлении на нее второй части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

B_i+1 - отсчет по автоколлиматору при наведении на смежную, (i+1) грань, правильной многогранной призмы при направлении на нее первой части от прошедшей второе угловое зеркало третьей части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

$$B_{i+1}^{\text{'}}$$ - отсчет по автоколлиматору при наведении на вторую грань первого углового зеркала (при наличии отсчета B_i+1 от (i+1) грани правильной многогранной призмы) при направлении на нее второй части от прошедшей второе угловое зеркало и третий перископ третьей части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

А - отсчет по автоколлиматору при наведении на плоское съемное зеркало при направлении на него первой части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

А' - отсчет по автоколлиматору при наведении на плоское съемное зеркало при направлении на него второй части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

В - отсчет по автоколлиматору при наведении на плоское съемное зеркало при направлении на него первой части от прошедшей второе угловое зеркало третьей части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

В' - отсчет по автоколлиматору при наведении на плоское съемное зеркало при направлении на него второй части от прошедшей второе угловое зеркало и третий перископ третьей части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

величину угла α_i между i и (i+1) гранями многогранной призмы вычисляют по формуле

Это достигается также тем, что в устройстве для измерения двугранных углов зеркально-призменных элементов, для осуществления данного способа, содержащем поворотный столик, автоколлиматор, визирная ось которого ориентирована перпендикулярно к оси поворота столика, основание, на котором они расположены, и контролируемую правильную многогранную призму, размещенную на поворотном столике с возможностью поворота со столиком вместе так, что ее ось соосна с осью поворота столика, а одна из граней контролируемой многогранной призмы, размещенная перед входным окном автоколлиматора, ориентирована перпендикулярно к его визирной оси, неподвижный столик, размещенный на основании, и первое угловое зеркало с углом между отражающими гранями, равным углу между смежными гранями призмы, установленное на неподвижном столике, так что первая грань углового зеркала ориентирована перпендикулярно к визирной оси автоколлиматора, а ребро, образованное отражающими гранями, параллельно оси вращения столика, плоское съемное зеркало, установленное в первом положении между автоколлиматором и контролируемыми гранями многогранной призмы и первого углового зеркала, ориентированное перпендикулярно к визирной оси автоколлиматора, - оно дополнительно содержит три перископа, второе угловое зеркало с углом между гранями, равным половине рабочего центрального угла многогранной призмы и ребром, образованным пересечением отражающих граней, параллельным оси поворота столика, причем первый перископ установлен напротив автоколлиматора, создавая оптическую связь автоколлиматора с первой гранью многогранной призмы и первой гранью углового зеркала, а второй перископ, второе угловое зеркало и третий перископ расположены последовательно один за другим, создавая оптическую связь автоколлиматора со смежной гранью многогранной призмы и второй гранью первого углового зеркала, кроме того, плоское съемное зеркало во втором положении ориентировано параллельно смежной грани контролируемой многогранной призмы и второй грани первого углового зеркала и размещено между смежной гранью и второй гранью первого углового зеркала с одной стороны и третьим перископом с другой стороны.

Кроме того, в устройстве для измерения двугранных углов зеркально-призменных элементов, для осуществления данного способа, каждая перископическая система выполнена в виде зеркальных ромбов с двумя концевыми отражателями, при этом в каждой перископической системе первый концевой отражатель выполнен как светоделитель.

Также устройство может быть дополнительно снабжено тремя двухклиновыми оптическими компенсаторами, два из которых установлены за первым и третьим перископами перед смежными контролируемыми гранями правильной многогранной призмы, а третий установлен между вторым перископом и вторым угловым зеркалом.

Предлагаемый способ осуществляется в следующей последовательности.

Первую часть пучка параллельных лучей из автоколлиматора направляют на грань контролируемой правильной многогранной призмы и по автоколлимационному изображению марки определяют угловое положение этой грани. Одновременно формируют вторую часть пучка параллельных лучей от автоколлиматора после прохождения первой перископической системы, которую направляют на первую грань первого углового зеркала и по автоколлимационному изображению марки от этой грани определяют угловое положение этой грани.

Одновременно также формируют третью часть пучка параллельных лучей от автоколлиматора после прохождения второй перископической системы, которую направляют на второе угловое зеркало, после прохождения которого, одновременно, одну часть из прошедшей второе угловое зеркало третьей части пучка направляют на смежную грань правильной многогранной призмы и по автоколлимационному изображению марки определяют ее угловое положение, а вторую часть из прошедшей второе угловое зеркало третьей части пучка направляют через третью перископическую систему на вторую грань первого углового зеркала и по автоколлимационному изображению марки определяют ее угловое положение. Измерения повторяют для каждой последующей и смежной граней многогранной призмы после каждого последовательного поворота многогранной призмы вокруг своей оси на величину рабочего угла призмы.

Затем, первую часть пучка параллельных лучей из автоколлиматора направляют на плоское съемное зеркало и по автоколлимационному изображению марки определяют угловое положение плоского съемного зеркала. Одновременно формируют вторую часть пучка параллельных лучей от автоколлиматора после прохождения первой перископической системы, которую направляют также на плоское съемное зеркало и по автоколлимационному изображению марки определяют угловое положение плоского съемного зеркала.

После выполнения этого формируют третью часть пучка параллельных лучей от автоколлиматора после прохождения второй перископической системы, которую направляют на второе угловое зеркало, после прохождения которого, одновременно, одну часть из прошедшей второе угловое зеркало третьей части пучка параллельных лучей из автоколлиматора направляют на плоское съемное зеркало и по автоколлимационному изображению марки определяют ее угловое положение, а вторую часть из прошедшей второе угловое зеркало третьей части пучка параллельных лучей из автоколлиматора направляют через третью перископическую систему также на плоское съемное зеркало и по автоколлимационному изображению марки определяют угловое положение плоского съемного зеркала.

Величину угла α между гранями первого углового зеркала вычисляют по формуле

$$\alpha =\frac{{360}^{\circ }}{n}+\frac{{\displaystyle \sum _1^n\left[\left(B_{i+1}-B_{i+1}^{\text{'}}\right)-\left(A_i-A_i^{\text{'}}\right)\right]}}{n}-\left[\left(B-B\text{'}\right)-\left(A-A\text{'}\right)\right],\left(1\right)$$

где i=1, 2, …n - последовательные номера граней правильной многогранной призмы, причем при i=n вместо (i+1) следует записывать 1;

A_i - отсчет по автоколлиматору при наведении на i-ую грань правильной многогранной призмы при направлении на нее первой части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

$$A_i^{\text{'}}$$ - отсчет по автоколлиматору при наведении на первую грань первого углового зеркала при наличии отсчета A_i от i-й грани многогранной призмы, при направлении на нее второй части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

B_i+1 - отсчет по автоколлиматору при наведении на смежную, (i+1) грань, правильной многогранной призмы при направлении на нее первой части от прошедшей второе угловое зеркало третьей части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

B'_i+1 - отсчет по автоколлиматору при наведении на вторую грань первого углового зеркала (при наличии отсчета B_i+1 от (i+1) грани правильной многогранной призмы) при направлении на нее второй части от прошедшей второе угловое зеркало и третий перископ третьей части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

А - отсчет по автоколлиматору при наведении на плоское съемное зеркало при направлении на него первой части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

А' - отсчет по автоколлиматору при наведении на плоское съемное зеркало при направлении на него второй части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

В - отсчет по автоколлиматору при наведении на плоское съемное зеркало при направлении на него первой части от прошедшей второе угловое зеркало третьей части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

В' - отсчет по автоколлиматору при наведении на плоское съемное зеркало при направлении на него второй части от прошедшей второе угловое зеркало и третий перископ третьей части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

величину угла α_i между i и (i+1) гранями многогранной призмы вычисляют по формуле

Изобретение поясняется чертежом, где изображено устройство для измерения двугранных углов зеркально-призменных элементов, для осуществления способа (фиг.1).

Устройство содержит поворотный столик 1, автоколлиматор 2, визирная ось которого ориентирована перпендикулярно к оси поворота столика, основание 3, на котором они расположены, и контролируемую правильную многогранную призму 4, размещенную на поворотном столике 1 с возможностью поворота со столиком вместе так, что ее ось соосна с осью поворота столика. Одна из граней a _i контролируемой многогранной призмы, размещенная перед входным окном автоколлиматора 2, ориентирована перпендикулярно к его визирной оси. Устройство снабжено неподвижным столиком 5, размещенным на основании 3, и первым угловым зеркалом 6 с углом между отражающими гранями a' и b', равным углу между смежными гранями a _i и b_i+1 призмы, установленным на неподвижном столике 5 так, что первая грань a' первого углового зеркала 6 ориентирована перпендикулярно к визирной оси автоколлиматора 2, а ребро, образованное отражающими гранями a' и b', параллельно оси вращения столика. Устройство включает плоское съемное зеркало 7, установленное в первом положении между автоколлиматором 2 и контролируемыми гранями многогранной призмы a _i и первого углового зеркала a', при этом плоское съемное зеркало 7 ориентированно перпендикулярно к визирной оси автоколлиматора. Устройство дополнено первым перископом 8 (например, из двух плоских зеркал 15 и 16), установленным между автоколлиматором 2 и плоским съемным зеркалом 7, связывающим оптически, без съемного плоского зеркала 7, контролируемую грань многогранной призмы a _i и первую грань a' первого углового зеркала 6 с автоколлиматором 2. Устройство дополнено вторым перископом 9 (например, из двух плоских зеркал 15 и 17). Устройство также дополнено вторым угловым зеркалом 10 (зеркально-призменным элементом с двумя плоскими отражающими гранями 11, 12 и ребром, от пересечения граней 11 и 12, параллельным оси вращения столика 1) с углом между гранями 11 и 12, равным половине рабочего центрального угла многогранной призмы 4. Устройство дополнено третьим перископом 13 (из двух плоских зеркал 18 и 19). Плоское съемное зеркало во втором положении (для удобства отличия его во втором положении обозначим позицией 14) ориентировано параллельно смежной грани b_i+t контролируемой многогранной призмы 4 и второй грани b' первого углового зеркала 6 и размещено между смежной гранью b_i+1, второй гранью b' первого углового зеркала 6с одной стороны и третьим перископом 13 с другой стороны. Первый перископ 8, второй перископ 9, второе угловое зеркало 10 и третий перископ 13 связывают оптически, без плоского съемного зеркала 14, смежную грань b_i+1 контролируемой многогранной призмы 4 и вторую грань b' первого углового зеркала 6 с автоколлиматором 2.

Каждая перископическая система может быть выполнена в виде зеркальных ромбов с двумя концевыми отражателями (первая перископическая система может быть выполнена в виде зеркального ромба 8 с двумя концевыми отражателями 15 и 16; вторая перископическая система может быть выполнена в виде зеркального ромба 9 с двумя концевыми отражателями 16 и 17; третья перископическая система может быть выполнена в виде зеркального ромба 13 с двумя концевыми отражателями 18 и 19), при этом в каждой перископической системе первый концевой отражатель (соответственно - 15, 16 и 18) может быть выполнен как светоделитель.

Однако при таком способе и устройстве автоколлимационные изображения марки в автоколлиматоре 2 от всех одновременно наблюдаемых граней α_i, α' и b_i+1, b' должны быть разведены, не должны накладываться друг на друга. Для исключения их наложения устройство может быть дополнено двухклиновыми оптическими компенсаторами: первым двухклиновым оптическим компенсатором 20, установленным перед контролируемой гранью α_i многогранника, вторым двухклиновым оптическим компенсатором 21, установленным перед контролируемой смежной гранью b_i+1 многогранника, и третьим двухклиновым оптическим компенсатором 22, установленным между вторым угловым зеркалом 10 и вторым перископом 9.

Устройство для измерения двугранных углов зеркально-призменных элементов для осуществления способа работает следующим образом.

Первую часть пучка параллельных лучей из автоколлиматора 2 направляют на грань a _i контролируемой правильной многогранной призмы 4 и по автоколлимационному изображению марки определяют угловое положение этой грани, чему соответствует отсчет A_i. Одновременно, вторую часть пучка параллельных лучей из автоколлиматора 2 направляют на первую грань a' первого углового зеркала 6 и по автоколлимационному изображению марки от этой грани a' определяют угловое положение грани, чему соответствует отсчет $$A_i^{\text{'}}$$ в автоколлиматоре 2. При этом вторую часть пучка параллельных лучей от автоколлиматора формируют после прохождения первой перископической системы 8.

С помощью второй перископической системы 9 выделяют третью часть пучка параллельных лучей из автоколлиматора 2 и направляют на второе угловое зеркало 10, после прохождения которого одну часть из третьей части пучка направляют на смежную грань b_i+1 правильной многогранной призмы 4 и по автоколлимационному изображению марки определяют ее угловое положение, чему соответствует отсчет B_i+1. Одновременно другую часть из третьей части пучка параллельных лучей из автоколлиматора 2 направляют через третью перископическую систему 13 на вторую грань b' первого углового зеркала 6 и по автоколлимационному изображению марки определяют ее угловое положение, чему соответствует отсчет $$B_{i+1}^{\text{'}}$$ .

Последовательно поворачивают многогранную призму 4 вокруг своей оси на величину ее рабочего угла α₀ и повторяют все операции, проделанные с многогранной призмой, как до поворота, для всех последующих (i=1, 2, …n) граней призмы.

Т.е. после каждого последовательного поворота многогранной призмы 4 вокруг своей оси на величину рабочего угла α₀ повторяют измерения по смежным граням a _i и b_(i+1) многогранной призмы, и первой грани a' и второй грани b' первого углового зеркала 6.

Затем первую часть пучка параллельных лучей из автоколлиматора 2 направляют на плоское съемное зеркало 7 в его первом положении и по автоколлимационному изображению марки автоколлиматора 2 определяют угловое положение плоского зеркала, чему соответствует отсчет A по автоколлиматору. Одновременно вторую часть пучка из автоколлиматора 2, сформированного перископом 8, направляют на плоское съемное зеркало 7 в его первом положении и по автоколлимационному изображению марки определяют угловое положение плоского съемного зеркала, чему соответствует отсчет A' по автоколлиматору 2.

После чего, первую часть из третьей части пучка параллельных лучей из автоколлиматора 2 направляют на плоское съемное зеркало во втором положении 14 и по автоколлимационному изображению марки определяют угловое положение плоского съемного зеркала во втором положении 14, чему соответствует отсчет B. Одновременно вторую часть из третьей части пучка параллельных лучей из автоколлиматора направляют через третью перископическую систему 13 на плоское съемное зеркало во втором положении 14. По автоколлимационному изображению марки определяют угловое положение плоского съемного зеркала, чему соответствует отсчет B'.

Величину угла α между гранями первого углового зеркала вычисляют по формуле

$$\alpha =\frac{{360}^{\circ }}{n}+\frac{{\displaystyle \sum _1^n\left[\left(B_{i+1}-B_{i+1}^{\text{'}}\right)-\left(A_i-A_i^{\text{'}}\right)\right]}}{n}-\left[\left(B-B\text{'}\right)-\left(A-A\text{'}\right)\right],\left(1\right)$$

где i=1, 2, …n - последовательные номера граней правильной многогранной призмы, причем при i=n вместо (i+1) следует записывать 1;

A_i - отсчет по автоколлиматору при наведении на i-ую грань правильной многогранной призмы при направлении на нее первой части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

$$A_i^{\text{'}}$$ - отсчет по автоколлиматору при наведении на первую грань первого углового зеркала при наличии отсчета A_i от i-й грани многогранной призмы, при направлении на нее второй части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

B_i+1 - отсчет по автоколлиматору при наведении на смежную, (i+1) грань, правильной многогранной призмы при направлении на нее первой части от прошедшей второе угловое зеркало третьей части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

$$B_{i+1}^{\text{'}}$$ - отсчет по автоколлиматору при наведении на вторую грань первого углового зеркала (при наличии отсчета B_i+1 от (i+1) грани правильной многогранной призмы) при направлении на нее второй части от прошедшей второе угловое зеркало и третий перископ третьей части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

A - отсчет по автоколлиматору при наведении на плоское съемное зеркало при направлении на него первой части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

A' - отсчет по автоколлиматору при наведении на плоское съемное зеркало при направлении на него второй части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

B - отсчет по автоколлиматору при наведении на плоское съемное зеркало при направлении на него первой части от прошедшей второе угловое зеркало третьей части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

B' - отсчет по автоколлиматору при наведении на плоское съемное зеркало при направлении на него второй части от прошедшей второе угловое зеркало и третий перископ третьей части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;

величину угла α_i между i и (i+1) гранями многогранной призмы вычисляют по формуле

$${\alpha }_i=\frac{{360}^{\circ }}{n}+\frac{{\displaystyle \sum _1^n\left[\left(B_{i+1}-B_{i+1}^{\text{'}}\right)-\left(A_i-A_i^{\text{'}}\right)\right]}}{n}-\left[\left(B_{i+1}-B_{i+1}^{\text{'}}\right)-\left(A_i-A_i^{\text{'}}\right)\right].\left(2\right)$$

Предлагаемый способ и устройство являются более эффективными по сравнению с известными. Предлагаемый способ и устройство, при упрощении конструкции (работа с одним автоколлиматором) и улучшения условий проведения измерений (уменьшения количества промежуточных операций), позволяют повышать надежность и точность определений погрешностей изготовления зеркально-призменных элементов.

Благодаря введенным в устройство перископическим системам и второму угловому зеркалу и оптическим клиновым компенсаторам возможно одновременное измерение одним автоколлиматором углового положения двух смежных граней призмы a _i и b_i+1 двух граней первого углового зеркала a' и b' (относительно которых выполняются измерения углового положения граней призмы). Одновременность выполняемых измерений и получаемых отсчетов позволяет повысить надежность и точность относительных измерений.

Для разведения изображений марки, получаемой от разных граней, и исключения их наложения, используются двухклиновые оптические компенсаторы. При этом возможная нестабильность перископических систем и второго углового зеркала не влияют на точность измерений, т.к. перископические системы, эквивалентные по своему оптическому действию зеркальному ромбу, не меняют направлений проходящих через них лучей, а второе угловое зеркало всегда поворачивает пучок лучей в измерительной плоскости на один и тот же угол.

Систематические отклонения лучей, вызываемые перископическими системами и двухклиновыми компенсаторами, исключаются из измерений за счет применения одного и того же плоского съемного зеркала. Измерения по одному и тому же плоскому съемному зеркалу отличаются большей надежностью и точностью получаемых результатов благодаря еще и одновременности получаемых измерений как в первом положении, так и во втором положении.

Способ реализуется с помощью устройства, содержащего поворотный столик, автоколлиматор, визирная ось которого перпендикулярна оси поворота столика, контролируемую правильную многогранную призму, ось которой соосна оси поворота столика. На неподвижном столике установлено первое угловое зеркало с углом между отражающими гранями, равным углу между смежными гранями призмы, первая грань которого перпендикулярна визирной оси автоколлиматора. Ребро, образованное отражающими гранями, параллельно оси вращения столика. Плоское съемное зеркало установлено в первом положении перпендикулярно визирной оси автоколлиматора. Устройство содержит три перископа и второе угловое зеркало с углом между гранями, равным половине рабочего центрального угла многогранной призмы. Первый перископ создает оптическую связь автоколлиматора с первыми гранями призмы и углового зеркала. Второй перископ, второе угловое зеркало и третий перископ расположены последовательно, создавая оптическую связь автоколлиматора со смежной гранью призмы и второй гранью первого углового зеркала. Плоское съемное зеркало во втором положении параллельно смежной грани призмы и второй грани первого углового зеркала и размещено между ними и третьим перископом. Технический результат - повышение надежности и точности измерений при использовании сравнительно простого устройства. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ измерения двугранных углов зеркально-призменных элементов, при котором первую часть пучка параллельных лучей из автоколлиматора направляют на грань контролируемой правильной многогранной призмы и по автоколлимационному изображению марки определяют угловое положение этой грани, одновременно вторую часть пучка параллельных лучей из автоколлиматора направляют на первую грань первого углового зеркала и по автоколлимационному изображению марки от этой грани определяют угловое положение грани, последовательно поворачивают призму вокруг своей оси на величину рабочего угла призмы, вновь направляют первую часть пучка параллельных лучей на последующую грань контролируемой многогранной призмы и по автоколлимационному изображению марки определяют угловое положение последующей грани, одновременно направляют вторую часть пучка параллельных лучей из автоколлиматора на первую грань первого углового зеркала и по автоколлимационному изображению марки от этой грани определяют угловое положение этой грани, затем первую и вторую части пучка параллельных лучей из автоколлиматора направляют на плоское съемное зеркало и по автоколлимационному изображению марок автоколлиматора определяют угловое положение плоского съемного зеркала, отличающийся тем, что вторую часть пучка параллельных лучей от автоколлиматора формируют после прохождения первой перископической системы, дополнительно формируют третью часть пучка параллельных лучей от автоколлиматора после прохождения второй перископической системы и направляют на второе угловое зеркало, после прохождения которого, одновременно, одну часть из прошедшей второе угловое зеркало третьей части пучка направляют на смежную грань правильной многогранной призмы и по автоколлимационному изображению марки определяют ее угловое положение, а вторую часть из прошедшей второе угловое зеркало третьей части пучка направляют через третью перископическую систему на вторую грань первого углового зеркала и по автоколлимационному изображению марки определяют ее угловое положение, измерения повторяют для каждой смежной грани многогранной призмы после каждого последовательного ее поворота вокруг своей оси на величину рабочего угла призмы, при этом после прохождения первой и второй частей пучка параллельных лучей из автоколлиматора на плоское съемное зеркало направляют первую и вторую части из прошедшей второе угловое зеркало третьей части пучка параллельных лучей на плоское съемное зеркало, причем вторую часть из прошедшей второе угловое зеркало третьей части пучка параллельных лучей направляют через третью перископическую систему, и по автоколлимационному изображению марок определяют угловое положение плоского съемного зеркала, а величину угла α между гранями первого углового зеркала вычисляют по формуле
$$\alpha =\frac{{360}^{\circ }}{n}+\frac{{\displaystyle \sum _1^n\left[\left(B_{i+1}-B_{i+1}^{\text{'}}\right)-\left(A_i-A_i^{\text{'}}\right)\right]}}{n}-\left[\left(B-B\text{'}\right)-\left(A-A\text{'}\right)\right],\left(1\right)$$
где i=1, 2, …n - последовательные номера граней правильной многогранной призмы, причем при i=n вместо (i+1) следует записывать 1;
A_i - отсчет по автоколлиматору при наведении на i-ую грань правильной многогранной призмы при направлении на нее первой части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;
$$A_i^{\text{'}}$$ - отсчет по автоколлиматору при наведении на первую грань первого углового зеркала при наличии отсчета A_i от i-й грани многогранной призмы, при направлении на нее второй части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;
B_i+1 - отсчет по автоколлиматору при наведении на смежную, (i+1) грань, правильной многогранной призмы при направлении на нее первой части от прошедшей второе угловое зеркало третьей части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;
B'_i+1 - отсчет по автоколлиматору при наведении на вторую грань первого углового зеркала (при наличии отсчета B_i+1 от (i+1) грани правильной многогранной призмы) при направлении на нее второй части от прошедшей второе угловое зеркало и третий перископ третьей части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;
А - отсчет по автоколлиматору при наведении на плоское съемное зеркало при направлении на него первой части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;
А' - отсчет по автоколлиматору при наведении на плоское съемное зеркало при направлении на него второй части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;
В - отсчет по автоколлиматору при наведении на плоское съемное зеркало при направлении на него первой части от прошедшей второе угловое зеркало третьей части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;
В' - отсчет по автоколлиматору при наведении на плоское съемное зеркало при направлении на него второй части от прошедшей второе угловое зеркало и третий перископ третьей части пучка параллельных лучей из автоколлиматора;
величину угла α_i между i и (i+1) гранями многогранной призмы вычисляют по формуле

2. Устройство для измерения двугранных углов зеркально-призменных элементов для осуществления способа по п.1, содержащее поворотный столик, автоколлиматор, визирная ось которого ориентирована перпендикулярно к оси поворота столика, основание, на котором они расположены, и контролируемую правильную многогранную призму, размещенную на поворотном столике с возможностью поворота со столиком вместе так, что ее ось соосна с осью поворота столика, а одна из граней контролируемой многогранной призмы, размещенная перед входным окном автоколлиматора, ориентирована перпендикулярно к его визирной оси, неподвижный столик, размещенный на основании, и первое угловое зеркало с углом между отражающими гранями, равным углу между смежными гранями призмы, установленное на неподвижном столике, так что первая грань углового зеркала ориентирована перпендикулярно к визирной оси автоколлиматора, а ребро, образованное отражающими гранями, параллельно оси вращения столика, плоское съемное зеркало, установленное в первом положении между автоколлиматором и контролируемыми гранями многогранной призмы и первого углового зеркала, ориентированное перпендикулярно к визирной оси автоколлиматора, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит три перископа, второе угловое зеркало с углом между гранями, равным половине рабочего центрального угла многогранной призмы и ребром, образованным пересечением отражающих граней, параллельным оси поворота столика, причем первый перископ установлен напротив автоколлиматора, создавая оптическую связь автоколлиматора с первой гранью многогранной призмы и первой гранью углового зеркала, а второй перископ, второе угловое зеркало и третий перископ расположены последовательно один за другим, создавая оптическую связь автоколлиматора со смежной гранью многогранной призмы и второй гранью первого углового зеркала, кроме того, плоское съемное зеркало во втором положении ориентировано параллельно смежной грани контролируемой многогранной призмы и второй грани первого углового зеркала и размещено между смежной гранью и второй гранью первого углового зеркала с одной стороны и третьим перископом с другой стороны.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что каждая перископическая система выполнена в виде зеркальных ромбов с двумя концевыми отражателями, при этом в каждой перископической системе первый концевой отражатель выполнен как светоделитель.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено тремя двухклиновыми оптическими компенсаторами, два из которых установлены за первым и третьим перископами перед смежными контролируемыми гранями правильной многогранной призмы, а третий установлен между вторым перископом и вторым угловым зеркалом.