Оптико-электронное устройство для пространственного позиционирования объекта Советский патент 1987 года по МПК G01B11/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле пространственного положения объекта в мелиоративном строительстве и робототехнике.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения необходимости подвода питающих напря5кений к подвижной части устройства, предназначенной для скрепления с позиционируемым объектом.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит два источника излучения 1 и 2, генератор 3 электрических сигналов, линейные поляризаторы 4 и 5, светоделитель 6, первый 7 и второй 8 объективы, в фокальной плоскости объектива 8 установлен анализатор 9 и зеркало 10, образуюш,ие с объективом зеркально-линзовый отражатель 11. Кроме того, устройство содержит второй светоделитель 12, фотоприемник 13, расположенный в фокальной плоскости первого объектива 7, и блок 14 обработки электрических сигналов с фотоприемника. Граница раздела двух частей анализатора 9 проходит через оптическую ось устройства. Источники излучения I и 2 расположены ортогонально между собой и установлены в фокальной плоскости объектива 7. Зеркально-линзовый отражатель 11 предназначен для скрепления с позиционируемым объектом. Анализатор 9 выполнен из двух симметричных частей линейных поляризаторов, например поляроидных пленок. Каждая часть анализатора ориентирована таким образом, что плоскость пропускания ее совпадает с плоскостью пропускания одного из линейных поляризаторов 4 и 5.

Устройство работает следующим образом.

Излучение источника 1 с частотой /: и источника 2 с частотой f2, формируемое генератором 3 электрических колебаний, направляют на один из поляризаторов 4 и 5 соответственно. Пройдя их, излучение от каждого источника преобразуется в линейно- поляризованное. Поскольку оси пропускания поляризаторов ориентированы ортогонально между собой, прошедшие их пучки оказываются поляризованными во взаимно перпендикулярных направлениях. Соединяют прошедшие пучки с помощью светоделителя 6, формируют объективом 7 излучение от обоих источников в параллельные пучки, которые посылают на зеркально-линзовый отражатель 11. Вторым объективом 8 оба пучка фокусируются в его фокальную плоскость. Пройдя через одну из частей анализатора 9, каждый из двух пучков излучения отражается от зеркала 10 и возвращается в объектив 8. Через каждую часть анализатора 9 проходит только излучение, вектор колебаний которых совпадает с осью пропускания данной части анализатора. Так как излучение обоих источников поляризовано во взаимно перпендикулярных плс.- костях, каждая часть анализатора пропускает излучение только одного из источников, в результате чего на выходе объектива 8 образуется оптическая равносигналь- ная зона с различной частотой модуляции (информационной окраской). Световозвра- щенное излучение направляют в объектив 7, который строит изображение обоих отраженных пучков после светоделителя 12 на фотоприемнике 13. Усиленный фотосигнал поступает в блок обработки 14, в котором по разности сигналов от двух источников излучения 1 и 2 с fi и /2 судят о пространственном положении объекта.

Если центр объектива 8 зеркально-линзового отражателя 11 расположен на оптической оси объектива и его оптическая ось совпадает с этой осью, то изображения излучателей 1 и 2 занимают симметричное положение относительно границы

Q соприкосновения частей анализатора 9. В этом случае поток излучения, ший через одну половину анализатора 9, равен потоку, прошедшему через вторую половину анализатора 9. Следовательно, оптический сигнал, пришедший от зеркальнолинзового отражателя на объектив 7 от излучателя 1, равен сигналу от излучателя 2. Фотоприемник 13 преобразует оптические сигналы в электрические и в этом случае наблюдается равенство электрических сигналов разных частот fi и /2. В бло ке 14 обработки информационного сигнала с амплитудно-частотного детектора снимается сигнал, равный нулю, что указывает на согласованное положение объекта контроля.

При смещении объекта с зеркально-линзовым отражателем 11 нарушается симметрия пучков, принимаемых объективом 7, в результате чего в блок 14 обработки с фотоприемника поступают сигналы частот fi и /2 с разной амплитудой. По вели- 0 чине разности сигналов судят о величине смешения объекта, а по увеличению сигнала той или другой частоты - о направлении смещения.

45

Формула изобретения

Оптико-электронное устройство для пространственного позиционирования объекта, содержащее два источника излучения, светоделитель, объектив, в фокальной плоскости которого установлены источники излучения, второй объектив, предназначенный для скрепления с позиционируемым объектом, фотоприемник, генератор электрических сигналов, соединенный с обоими источниками из- 5 лучения, и блок обработки сигналов, соединенный с фотоприемником, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено двумя линейными поляриза1290062

3

торами, зеркалом, анализатором и вторымиз двух частей, соединенных между собой

светоделителем, каждый из поляризаторовтаким образом, что ось пропускания каждой

установлен между одним из излучателей ичасти параллельна одному из линейных посветоделителем, соответственно, и один поляризаторов соответственно, второй светодеотношению к другому ориентирован такимлитель установлен между первым объектиобразом, что их оси пропускания перпен-вом и первым светоделителем, а фотодикулярны друг другу, зеркало установленоприемник установлен в фокальной плоскости

в фокальной плоскости второго объектива,первого объектива, по направлению излучеанализатор скреплен с зеркалом и выполненния отраженного от второго светоделителя.

Изобретение позволяет контролировать пространственное положение объекта в мелиоративном строительстве и робототехнике. Цель изобретения - упрощение устройства за счет исключения необходимости подвода питающих напряжений к подвижной части устройства, предназначенной для скрепления с позиционируемым объектом. Формируют два параллельных линейно поляризованных пучка излучения с частотами fi и fa с помощью двух источников измерения 1, 2, питаемых генератором 3 электрических колебаний, и двух взаимно перпендикулярно ориентированных линейных поляризаторов 4, 5, каждый из которых установлен по ходу излучения одного из источников. Пространственно совмещают пучки светоделителем 6 и первым объективом, направляют их на зеркально-линзовый отражатель 11, предназначенный для скрепления с контролируемым объектом. Анализатором 9, выполненным из двух симметричных частей в виде двух поляроидных пленок на зеркале 10, расположенном в фокальной плоскости объектива 8 зеркально- линзового отражателя 11, пространственно разделяют отраженные от ЗЛО пучки на два, формируя равносигнальную зону между световозвращенными пучками. Принимают световозвращенные пучКи с частотами fi и fo излучения объективом 7, который строит изображение обоих пучков на фотоприемнике 13. Усиленный фотосигнал поступает в блок обработки 14, в котором по разности величины сигналов от двух источников излучения судят о пространственном положении объекта. 1 ил. « (Л IND со о N3