Автоколлимационное углоизмерительное устройство Советский патент 1988 года по МПК G02B27/30 

Is3 Ю

tc

О 00

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения., а конкретнее к приборам, использующимся в системах дистанционного измерения углов поворота объектов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет измерения углов наклона контролируемого объекта в трех плоскос- :тях.

: На чертеже дано предлагаемое устройство.

Автоколлимационное углоизмеритель- ное устройство содерзкит источник 1 излучения5 коллимирующий объектив 2. светодехпительный гэлемент 3, отража- :тельный элемент 4, установленньш на на контролируемом объекте, анализатор 5,, светорасщепитель 6 , три фотоприемника 7 с предусилнтелями 8 и электронный блок 9.

Автоколлимахщонное углоизмеритель нее устройство работает следующим образом.

Излучение от источника 1 излучения коллимирую1 щм объективом 2 формируется в виде параллельного пучка света, проходит через светоделитель- ный элемент 3 и попадает на укреплен ный на объекте отражательный элемент 4. Пучок света, падающтлй ка отражательный элемент 4, выполненный в виде триппель-призмы, проходит через входную грань триппель-призмы. попа- дает на одну из рабочих ее граней, где разделяется на две взаимно-орто- гональных поляризованньк составляющих. Одна составляющая,, плоскость колебания электрического вектора кото-рой лежит в плоскости иаденкя (Р--сос тавляющая), проходит через интерференционное поляризующее покрытие, поглощается черным покрытием, нане- сенШ)1м на дополнительных элементах; и в дальнейшем в работе не участвует

Другая составляющая, плоскость ко лебаний электрического вектора ко го-- рой лежит перпендикулярно плоскости падения (S-составляющая), отразится от поляризующего покрытия. Затем S-- составляющая отразится от второй, за тем от третьей взаимно-перпендикулярных граней и выйдет через входную грань.

В итоге плоскость колеба1шя электрического вектора, выходящего из триппель-призмь пучка света., определяется плоскостью падения последней

0

5

5

n ,

0

5

Э

отражающей грани. Поэтому вьт едший пучок света поляризован в трех плоскостях. Причем плоскости колебаний электрического вектора суммарного выходного пучка света расположень5 под углом 120 друг к другу.

При нормальном (нулевом, исходном) угле падения света на входнхто грань амплитудные значения интенсив- ностей будут paBHbi, а фазовые отношения вышедшего плоско-поляризованного света будут симметричны. При заклоне отражательного элемента соотношение амплитудных значений ннтенсивностей и фазовых отношений изменится строго пропорционально углам заклона контролируемого объекта в трех плоскостях.

Возвращенньш поляризованный пучок света отралсается от светоделительно- го элемента 3 и попадает на анализатор 5 (вращазоищйся поляризатор либо кювету, заполненную -ла-щко-кристалли-. ческим веществом) , шюскость поляризации которого изменяется, Например по синусоиде,

Прошедший анализатор световой поток оказывается промодулированным для кажд,ой из трех плоскостей полярк-. 3ации по- своему-.

Затем световой пучок поп-адаег на светорасщепитель 6, где пучок света разделится тремя гранями светорасще- пи:теля 6 и попадет на три фотоприемника 7.

Поскольку от отражательного элемента 4 отражается только 3 состав- хшющая, которая полностью отразится от соответствующей г рани сзеторасще- пителя то возмо «ное появление Р-пос- тавляющей является отрицательн :.1М фактором э но 11олярнзуюЕ1,ее интерференционное покрытие светорасщепителя 6 Пропустит Р-составляющую, которая в д-альнейшем участия в работе принимать не будет.

Электрический сигнал от фотоирием1шка. 7 и предусилителя 8 поступает в электронгшй блок обработки информации и управления, который электрически связан с управляющим элементом анализа Т ора 5, например с двигателем., управляющим враиеьшем анализатора 5 благодаря чему мрду- /шруется каждый из трех сигналов и определяетск качало отсчета фаз.

Таким образом, с помош.Ьгз электронного блока 9 в любой момент времени

можно определить амплитудное значе- 1ше сигнала с каждого фотоприемника 7,.

Зная начальное положение фазы вращения анализатора 5, можно определить фазовые соотношения, однозначно связанные с положением плоскостей поляризации.

Тем самым могут быть вычислены углы заклона контролируемого объекта ,в каждой из трех плоскостей: в плоскости, перпендикулярной падающему колли- мированному пучку, и в двух других плоскостях, перпендикулярных двум любым ребрам входного окна отражательного элемента.

С электронного блока электрические сигналы подаются на исполнительный механизм (не показан), связанный с объектом.

Ф

ормула изобретения 1. Автоколлимационное углоизмери- тельное устройство, содержащее источ- ник излучения, за которым по. ходу луча установлены объектив, светодели- тельньй элемент, отражат ельный элемент, размещенный на контролируемом объекте, выполненный в виде триппель- призмы с нанесенными на ее грани интерференционными поляризующими покрытиями, установленные за светоделителем перпендикулярно оптической оси анализатор и фотоприемник с предуси- лителем, подключенный к электронному блоку обработки информации и управ

0

5

0

5

0

5

ления, от-личающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможнбстей за счет измерения углов наклона контролируемого объекта в трех плоскостях, дополнительно введены светорасщепитель, выполненный в виде трехгранной пирамиды, размещенный за анализатором и обращенный к нему верщиной и два фотоприемника с предусилителями, установленные за каждой из граней светорасще- пителя, подключенные к элeктpoннo fy блоку, а анализатор выполнен с возможностью вращения относительно опти- ческой оси, при этом его управляющий элемент подключен к электронному блоку..

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что, с целью повьшения надежности и точности измерений, плоскости поляризации интерференционных поляризующих покрытий, нанесенных на рабочие грани пирамиды, совпадают с плоскоcтя ш. поляризации интерференционных покрытий, нанесенных на грани триппель-приз й1 при начальном положении контролирующего объекта.

3. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что, с. целью повышения точности измерега й, анализатор выполнен в виде оптической кюветы, заполненной жидкокристаллическим веществом, а прозрачные электроды, расположенные на окнах кюветы, подключены к электронному блоку.

Изобретение относится к оптико- электронному приборостроению и предназначено для автоматического измерения угла наклона объекта в трех плоскостях. Устройство представляет собой оптически связанные между собой источник излучения 1, коллимируюЕШй объектив 2, светоделительный Элемент 3, поляризационный отражательный элемент 4 с тремя плоскостями поляризации, вращающийся анализатор 5, овето- расщепитель 6 в виде триппель-призмы с интерференционными поляризуклдими покрытиями на рабочих гранях, три фотоприемника 7, предусилитепь 8 и электронный блок обработки и управле- ния 9. Световой поток, отраженный от каждой грани светорасщепителя 6, попадает на соответствующий фотоприемник 7 и затем электронным блоком обработки и управления 9 сравниваются электрические сигналы от трех фотоприемников 7. При любом наклоне отражательного элемента 4 соотношение световых потоков на фотоприемниках 7 изменится, а при развороте вокруг оптической оси изменится начало отсчета фаз, что зафиксируется электронным блоком обработки и управления 9, который обрабатывает сигналы и дает соответствующую команду на исполнительный механизм, связанный с контролируемым объектом. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.