Двухкоординатный фотоэлектрический автоколлиматор Советский патент 1983 года по МПК G01B11/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углов поворота одного или нескольких объектов.

Известны фотоэлектрические автоколлиматоры, содержащие осветитель, объектив, разделительные призмы, автоколлимационную марку, модулятор, фотоприемники и марки перед фотоприемникамиtl.

Данные автоколлиматоры имеют незначительно высокую точность и малу зону захвата.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является двухкоординатный фотоэлектрический автоколлиматор , содержащий осветитель, автоколлимационную марку, выполненную в виде двух окон, ориентирован.ных относительно координатных осей, модулятор., .выполненный в виде вращащегося диска и расположенный в плоскости .автоколлимационной марки, и два измерительных канала, каждый из которых .содержит управляющий фотоприемник, электрически с.вязанный с электроприводом, и марку, расположеную перед фотоприемником 2.

Измерение углов поворота в известном устройстве осуществляется линзовым компенсатором, который имеет сравнительно большие габаритны и массу, ограничивающую быстродействие автоколлиматора.

Цель изобретения - увеличение быстродействия и уменьшение габаритов.

Указанная цель достигается тем, что каждый измерительный канал снабжен, неподвижно установленным координатно-чувствительным фотоприемником и установленным перед ним источником свет-а, жестко скреплённым с маркой и управляющим фотоприемником, причем источник света, марка и управляющий фотоприемник установлены с возможностью совместного линейного перемещения по измеряемой координате.

На фиг.1 изображена функциональная схема двухкоординатного фотоэлектрического автоколлиматора; на фиг.2 - блок-схема электронной части автоколлиматора.

Двухкоординатный фотоэлектрический автоколлиматор содержит последовательно расположенные осветитель, включающий источник 1 света и конденсор 2, модулятор 3, выполненный в виде вращающегося диска, двигатель 4, автоколлимационную марку 5, выполненную в виде двух окон и расположенну(о в фокальной плоскости объектива б, разделительные Г.ризмы 7 и 8 и два измерительных ка нала 9 и 10 (.по осям X и У ) . Каждый из каналов, например 10, содержит управляющий фотоприемник .11, электрически связанный с электроприводом 12, марку 13, расположенную перед управляющим фотоприемником 11, неподвижно установленный координатночувствительный фотоприемник 14, например светодиод, соединенный жестко с маркой 13 и управляющим фотоприемником 11. Источник 15 света, марка 13 и управляющий фотоприемник 11 установлены с возможностью лин1||йного перемещения по измеряемой координате. При работе прибора используется зеркало 16, находящееся перед объективом б автоколлиматора и закрепг ляемое на контролируемом объекте.

. Электронная часть устройства содержит усилитель 17, фазовый детектор 18, усилитель 19 мощности, генератор 20 опорного напряжения. Координатно-чувствительный фотоприемник 14 электрически связан через формирователь 21 сигналов с устройством 22 регистрации.

Автоколлиматор работает следующим образом. .

Осветитель, включающий источник 1 света с конденсором 2, освещает автоколлимационную марку 5. Световые пучки проходят через раздели.тeльнs o призму 7, объектив 6 и, отразившись от зеркала 16, проходят в обратном направлении объектив б и разделительные призмы 7 и 8. Разделительная призма 8 направляет световые потоки в два измерительных канала 9 и 10 (по осям X и у; , а так как измерительные каналы 9 и 10 конструктивно выполнены одинаково, то достаточно рассмотреть работу одного из них, например канала 10. Изображение автоколлимационной марки 5 строится объективом б в плоскости марки 13. Прошедаше через марку 13 световые пучки попадают в плоскость управляющего фотоприемни- ка 11. Модулятор 3, вращающийся двига.телем 4, поочередно перекрывает левое и правое окна автоколлимационной марки 5. В соответствии с этим на управляющем фотоприемнике 11 возникают в противофазе электрические сигналы, пропорциональные поступающим световым потокам через правое и левое окна. Электрический сигнал с управляющего фотоприемника 11 поступает на-усилитель 17,. а затем подается на фазовый детектор 18, на который одновременно подается сигнал с генератора 20 опорного напряжения, и далее на усилитель 19 мощности. Полученный сигнал поступает на электропривод 12, который перемещает марку 13 вместе с управляющим фотоfipHeMHHKOM 11 в направлении, уменьшающем сигнал рассогласования от световых потоков левого и правого окон автоколлимационной марки 5 до тех

пор, пока он нестанет меньше или равным пороговой чувствительности. Вместе с маркой 13 и управляющим фЬтоприемником 11 перемещается источник 15 света, например светодиод. Световое пятно от источника 15 света попадает в плоскость неподвижного 1 оординатно-чувствительного фотоприемника 14, который вырабатывает электрические сигналы, пропорциональше величине смещения марки ЛЗ: следствие, величине поворота зеркала 16, закрепленного на контролируемом объекте. Эти электрические сигнахВ обрабатываются на формирователе 21 сигналов и поступают на устройство 22 регистрации.

Таким образом, результат измерения угла поворота зеркала 16 фиксирует,ся устройством 22 регистрации.

Изобретение повышает быстродей/:твие измерений в 5-10 раз, значительно уменьшает габариты за счет исключения линзового компенсатора .с приводом. Точность измерений так:Же повышается в связи с отсутствием ошибок аберраций и кинематических погрешностей электропривода линзового компенсатора..

) ДВУХКООРДИНАТНЫЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АВТОКОЛЛИМАТОР, содержащий осветитель, автоколлимационную марку, выполненную в виде двух окон, ориентированных .относительно координатных осей, модулятор, выполненный в виде вращающегося ;диска и расположённый в плоскости автоколлимационной марки, и два измерительньк канала, каждый из которых содержит управляющий фотоприемник, электрически связанный с электроприводом, и марку, расположенную перед фотоприемником, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и уменьшения габаритов,.каждый измерительный канал снабжен неподвижно установленным координатно-чувствительным Фотоприемнйком И- установленным перед ним источником света, жестко скрепленным с маркой и управляющим фотоприемником, причем источник света, марка и управляющий фртоприемник установлены с возможностью (Л совместного линейного перемещения по измеряемой координате. О5 4 К СО