Фотоэлектрический автоколлиматор Советский патент 1988 года по МПК G01B11/26 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых смещени объектов.

Цель изобретения - повышение точности контроля за счет устранения влияния нестабильности скорости сканирования зеркала на результаты измерения.

На чертеже представлена функциональная схема автоколлиматора.

Цифровой фотоэлектрический автоколлиматор содержит осветитель 1 и последовательно установленные походу лучей осветителя 1 светоделитель 2, диафрагму 3, вьтолненную в виде трех параллельных щелей, сканатор 4, выполненный в виде пьезокерамического биморфа 5 и скрепленного с ним зеркала 6 и установленный так, что его ось со сканирования параллельна щелям диафрагмы 3, объектив 7 с фокусным расстоянием f установленный так, что его передняя фокальная плоскость совмещена с диафрагмой 3, светоделитель 8, установленный так, что нормаль к нему образует с осью сканирования угол oi , фотоприемники 9 и 10, фотоприемник 9 оптически сопряже с помощью светоделителя 2 с первой щелью диафрагмы 3, середина которой расположена на оптической оси авто- коллиматора , вторая и тре тья щели диафрагмы 3 расположены симметрично относительно линии, проходящей через первую щель и оптически сопряжены

0

5

0

5

0

5

с помощью светоделителя 2 с фотоприемником 10, а их середины смещены с- оптической оси автоколлиматора на величину 1 2fgg.. oi , формирователь 1 I , входы которого подключены к фотоприемникам 9 и 10, вычислитель 12, информационные входы которого подключены к выходам формирователя 11, генератор 13, выход которого подключен к пьезокерамическому биморфу 5 и к синхронизирующему входу вычислителя 12. Отражатель 14 скрепляют с объектом контроля (на чертеже не показан).

Автоколлиматор работает следующим образом.

Пучки лучей осветителя 1 проходят через светоделитель 2, первую щель ..диафрагмы 3, отражаются от зеркала 6 и попадают в объектив 7. Часть параллельных пучков лучей после объектива , 7 отражается от светоделителя 8, а другая часть проходит ч.ереэ него и попадает на отражатель 14.

Пучки лучей, отраженные от светоделителя 8, проходят через объектив 7, отражаются от зеркала 6, проходят через вторую и третью щели диафрагмы 3 и, отражаясь от светоделителя 2, попадают на фотоприемник JO.

Пучки лучей, отраженные от отражателя 14, проходят через светоделитель 8, объектив 7, отражаются от зеркала 6, проходят через первую щель диафрагмы 3 и, отражаясь от светоделителя 2, попадают на фотоприемник 9.

Сигнал с генератора 13 поступает на пьезокерамический биморф 5 скана- тора, и зеркало 6 совершает колебательное движение вокруг оси сканиро- вания 00 , при этом изменяется угол .падения пучков лучей после объектива 7 на второй светоделитель 8 и отражатель 14, что в свою очередь приводит к периодическому смещению автоколли- мационного изображения первой щели диафрагмы 3 по самой диафрагме 3.

На выходе фотоприемника 9 имеется импульс, соответствующий моменту пересечения автоколлимационного изоб- ражения первой щели диафрагмы 3 с самой диафрагмой.

На выходе фотоприемника 10 имеется два импульса, соответствующие моментам пересечения автоколлима- ционного изображения первой щели диафрагмы 3 со второй и третьей щелями диафрагмы 3, ври этом временной интервал Тд„ между двумя импульсами является из выражения- d

оп

(1)

где d

ск

си.

расстояние между второй и третьей щелями диафрагмы 3, скорость перемещения автоколлимационного изображения щелей диафрагмы 3 по самой диафрагме 3.

Временной интервал Т между первым импульсом с выхода фотоприемника 10 и импульсом фотоприемника 9 определяетс из выражения

- + 2f,

об Ч

Т V fск

где Jf - угол поворота отражателя 14.

Решая уравнения (2) и (З) относительно Ц), получаем

Ч

Тх

2f.

L)

2

(3)

45

о5 оп

Сигналы с фотоприемников 9 и 10 поступают на вход формирователя 11 импульсов, который из этих сигналов импульса с прямоугольными фронтами. Эти Q импульсы поступают на вход вычислителя, 12, который определяет временной интервал Т между первым импульсом с выхода фотоприемника 10 и импульсом фотогQ

fs

20 25

30

с я

40

45

, оприемника 9 и временной интервал Т между первым и вторым ш тульсами фотоприемника 10, по формуле (3) вычисляет угол Ср поворота контролируемого объекта. Для определения начала цикла измерения сигналы с генератора 13 поступают на синхронизирующий вход вычислителя 12.

Таким образом, величина (р не зависит от скорости сканирования V. , следовательно, ее флуктуации не влияют на результаты измерения.

Формула изобретения

Фотоэлектрический автоколлиматор, содержащий осветитель и последовательно установленные по ходу пучка лучей осветителя светоделитель, диафрагму,- сканатор, вьтолненный з виде пьезе- . керамического биморфа и скрепленного с ним зеркала и установленный так, что его ось сканпрования параллельна плоскости диафрагмы, объектив, установленный так, что его передняя фокальная плоскость совмещена с диафрагмой, отражатель, предназначенньп1 .для скрепления с контролируемым объектом, фотоприемник, оптически сопряженный со светоделителем и блок обработки сигналов, отличающийся тем, что, с ГГЕЛЬЮ повьшения точности контроля, он снабжен ьторым светоделителем, установлен}а1м между объективом и отражйтёлём так, что нормаль к нему непараллельна оси сканирования вторым фотоп риемником, а диафрагма вьтолнена в виде трех щелей, параллельных оси сканирования, середина одной из которых расположена на оптической оси автоколлим атора и оптически сопряжена через первый светоделитель с первым фотоприемнШсом, две другие расположены симметрично относительно линии, проходящей через первую щель, оптически сопряжены через первый светоделитель с вторым фотоприемником, а их середины смещены с оптической оси автоколлиматора вдоль линии, параллельной оси сканирования, на величину

где

оБ

,

- фокусное расстояние объектива .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых смещений объектов. Целью изобретения является повьппение точности контроля за счет устранения влияния нестабильности скорости сканирования зеркала на результаты измерения. ПучоХ лучей осветителя 1 проходит через светоделителъ 2, первую диафрлт-мы . - Т- ражается от зеркала 6 и попадает в объектив 7. Часть параллглы- ых п;, ков лучей после объектива 7 отражается от светоде-пителя 8, а другая часть проходит через .него и отражается от отражателя 14. Пучки лучей после отрлжения от сретоделителят В проходят через объс-ктив 7, отражаются от зеркала 6, проходят череп йто- рую и третью щеки д1-(афрйг мм 3 и, отражаясь от светоделителя 2, попада- л ют на фотоприемник 10. Пучки лучей, отраженные От отражателя 14, I/