Автоколлиматор Советский патент 1984 года по МПК G01B11/26 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и предназначено дпя дистанционного контроля взаи ного положения объектов, не связанных жестко один с другим, и может быть использовано для выставления и юстировки подвижных объектов, для измерения деформаций элементов конструкций при проведении точных метр логических работ. Известен автоколлиматор, содержа щий на одном объекте источник излучения, светоделитель, объектив и от счетный блок, а на другом - отражатель в виде плоского зеркала flj. Недостаток автоколлиматора - малый угловой диапазон работы, ограни ченный угловыми размерами поля зрения объектива. Наиболее близким к изобретению является автоколлиматор, содержащий источник излучения и последовательно расположенные по ходу излучения диафрагму, светоделитель, делящий излучение на два потока, в одном из которых последовательно расположены объектив и отражатель с многогранной отражанедей поверхностью, а в другом отсчетный блок С23. Недостатком известного автоколлиматора является невозможность определения угла поворота контролируемо го объекта одновременно по двум коо динатам. Цель изобретения - определение угла поворота одновременно по двум координатам. Указанная цель достигается тем, что автоколлиматор, содержащий источник излучения и последовательно расположенные по ходу излучения диа фрагму, светоделитель, делящий излу чение на два потока, в одном из которых последовательно расположены объектив и отражатель с многогранной бтражакицей поверхностью, а в другом отсчетный блок, снабжен плоскими линейными поляризаторами, расположенными на гранях отражателя, грани многогранной отражакицей поверхности образованы сечением сферической поверхности шарового сегмента плоскостями, перпендикулярными к его радиусам-векторам, и блоком вращения плоскости поляризации, расположенным между диафрагмой и светоделителем, а линейные поляризаторы выполнены идентично наружной поверхности отражателя с азимутами поляризации на каждой грани, отличающимися друг от друга. На чертеже представлена оптическая схема автоколлиматора. Устройство содержит источник 1 излучения и последовательно расположенные по ходу и-лучения диафрагму 2, блок 3 вращения плоскости поляризации, светоделитель 4, делящий излучение на два потока, в одном из которых последовательно расположены объектив 5, отражатель 6 в виде- многогранника с отражающей наружной поверхностью, вьшолненный в виде шарового сегмента, нормали к отражающим граням которого совпадают с радиусами-векторами вписанного шарового сегмента с азимутами поляризации на каждой грани, отличающимися друг от друга. Линейные поляризаторы 7 расположены на гранях отражателя. Во втором потоке излучения расположен отсчетный блок 8. Автоколлиматор работает следующим образом. С помощью источника 1 излучения, диафраг1«&1 2, блока 3 вращения плоскости поляризации, светоделителя 4 и объектива 5 формируется коллимированный световой пучок с вращающейся плоскостью поляризации и направляется на контролируемый объект (не показан). На объекте световой пучок проходит линейный поляризатор 7 и попадает на отражатель6, становясь из модулированного по плоскости поляризации модулированным по интенсивности с частотой, в два раза превьшающей частоту вращения плос-. кости поляризации. Возвращенный отражателем 6 световой пучок в общем случае распадается на N пучков, гдб N - количество отражающих граней отражателя 6, на которые попадает излученйе источника I. Направление распространения каждого пучка определяется ориентацией соответствующей отражающей грани и отличается для каждого из соседних пучков на угол 2 . . Фаза модуляции каждого из отраженных пучков определяется азимутом поляризации линейного поляризатора 7, которую он имеет в пределах каждой соответствующей отражающей грани. Если азимут,поляризации поляризатора 7 на каждой грани отличается,пос ледовательно на угол Y, то фаза модуляции каждого отраженного пучка будет отличаться на угол 2 f , т. е.

она однозначно связана с номером и исходной ориентацией грани в отражателе 6. В объектив 5 попадает только тот световой пучок, угол отклонения которого от оптической оси объектива 5 нех превышает половины углового размера поля зрения автоколлиматора.

Полный угол поворота отражателя 6 определяется следующим образом.

После того, как один из отраженных пучков попал в объектив 5 с помощью отсчётного блока 8, обладающего позиционной чувствительностью, измеряется угол поворота отражающей грани, порождающий регистрируемый световой пучок, в пределах поля зрения автоколлиматора, т.е. в пределах угла оС , как в обычном автоколлиматоре с отражателем в виде плоского зеркала. .

Одновременно, в отсчетном блоке измеряется фаза выходного злектрического сигнала, однозначно связанная с номером отражающей грани отражателя 6, от которой сформирован регистрируемой пучок, и ее ориентацией в конст{ укции отражателя 6. Кодирование углового положения и номера каждой отражающей грани при помощи

фиксирования азимута поляризации линейного поляризатора 7 в пределах каждой грани производится заранее. Полный угол поворота отражателя 6 равен сумме углов, один из которых

определяется непосредственно по автоколлимации от грани отражателя 6, а другой - по фазе выходного сигнала, связанной с номером и ориентацией зтой грани.

Угловой диапазон работы автоколлиматора определяется количеством отражающих граней многогранника в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В пределе угловой диапазон

работы автоколлиматора может достигать 360.

Таким образом, предлагаемый автоколлиматор позволяет измерять угловое положение объекта одновременно

по двум координатам.

АВТОКОЛПИМАТОР, содержащий источник излучения и последовательно расположенные по ходу излучения , диафрагму, светоделитель, дeляIщ й излучение на два потока, в одном из которых последовательно расположены объектив и отражатель с многогранной отражающей поверхностью, а в другом - отсчетный блок, отличающийся тем, что, с целью определения угла поворота одновременно по двум координатам, он снабжен плоскими линейными поляризаторами, расположенными на .гранях отражателя, грани многогранной отражающей поверхности образованы сечением сферической поверхности шарового сегмента плоскостями, перпендикулярными к его радиусам-верторам, и блоком вращения плоскости поляризации, расположенным между диафрагмой и светоQ 9 делителем, а линейные поляризаторы выполнены идентично наружной поверх(Л ности отражателя с азимутами поляризации на каждой грани, отличающимис ся друг от друга. ОО СО 4аь