Способ контроля юстировки направления оси пучка света и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК G01M11/00 

Изобретение относится к изображающей оптике и лазерной оптике и касается оптических устройств, в которых должно юстироваться направление оптической оси светового пучка.

Целью изобретения является повышение точности и упрощение контроля юстировки путем введения акустической сигнализации.

На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Источник света и средства юстировки для коррекции направления светового пучка 1 должны располагаться по заданной оси 2. Для определения направления светового пучка 1 с помощью полупрозрачного плоского зеркала 3 в ходе лучей светового пучка 1 часть 4 светового пучка отклоняется и с помощью фокусирующей оптики 5 фокусируется на светочувствительную измерительную плоскость 6 позиционного детектора 7, выполненного в виде квадрантов (секторов). Измерительная плоскость 6 может быть также расположена в ходе лучей светового пучка 1.

Позиционный детектор 7 состоит из четырех электрически разделенных опто- электронных праобразователей, вход31584760

плоскости которых образуют четыре

п т 1 р

квадранта измерительной плоскости 6, причем средняя точка измерительной плоскости 6 представляет собой точку прохождения заданной оси 2 через измерительную плоскость 6. В качестве позиционного детектора может быть использован квадрантный фотодиод,

Четыре параметра светового сигнала S - S4 для четырех квадрантов позиционного детектора 7 усиливаются |в усилителях 8 - Н и вместе со све- |точувствительной измерительной плос- остъю образуют оптоэлектронную систему измерения и являются мерой , для соответствующей доли части 4 светового пучка, которая падает на соответствующие квадранты, и таким обра- зом, мерой для направления и величин существующих отклонений от заданного направления.

С четырьмя квадрантами позиционного детектора 7 сопряжены четыре ,звуковых генератора 12 - 15, которые вырабатывают низкочастотные колебательные сигналы, которые отличаются один от другого по своим параметрам (амплитуде, частоте, частоте манипу- ляции или коэффициенту заполнения). Например, генерируются низкочастотны колебательные сигналы, которые отличаются один от другого по частоте.

В зависимости от параметров светового сигнала S., - S ф позиционного детектора 7 изменяются амплитуды четырех колебательных сигналов в модуляторах 16 - 19. В этом случае модуляторы 16-19 являются, например, усилителями, коэффициенты усиления которых устанавливаются с помощью параметров светового сигнала S., - S . Если вместо амплитуды изменяется частота колебательных сигналов, то модуляторы 16 - 19 являются, например, управляемыми напряжением генераторами. Если должна изменяться частота манипуляций, то модуляторы 16 - 19 состоят, например, из электронного прерывателя, который приводится в действие от управляемого напряжения генератора. Если, например должен варьироваться коэффициент заполнения колебательных сигналов, модуляторы 16 - 19 имеют, например, управляемые напряжением генераторы, компараторы, дифференциаторы и триг- герные каскады.

Измененные в модуляторах 16 - 19 колебателт-,ные сигналы подаются на входы 20 коммутатора 21, представляющего собой блок сравнения, который выполнен в виде мультипликатора. Мультипликатор подключает поочередно в циклической последовательности четыре измененных колебательных сигнала .

1. Способ контроля юстировки направления оси пучка света относительно заданной оси, при котором на пути пучка света располагают измерительную плоскость, разделенную на секторы, причем вершины центральных углов этих секторов размещены в точке прохождения заданной оси через измерительную плоскость, измеряют попадающие на отдельные секторы измерительной плоскости соответствующие пучки оптико-электронным способом, сравнивают сигналы отдельных секторов, по которым определяют отклонение направления оси пучка света, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения контроля юстировки путем введения акустической сигнализации, пучок света фокусируют в точку на измерительную поверхность и генерируют для отдельных секторов измерительной плоскости низкочастотные сигналы, различающиеся по амплитуде, по частоте, по частоте манипулярной или по коэффициенту заполнения, преобразуют низкочастотные сигналы в один из указанных параметров в зависимости от измеренной величины светового сигнала в соответствующих секторах, преобразуют полученные сигналы в характеристические звуковые сигналы определенной громкости, высоты тока, частоты прерываний или интервалов прерывания, характеризующих отдельные секторы. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для отдельных секторов измерительной плоскости, преобразование в звуковые сигналы с различной высотой тона выполняют в циклической последовательности с громкостью, зависящей от отклонения направления оси пучка света. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что формируют из измеренных составляющих пучка света смежных и оппозитно расположенных секторов измерительной плоскости разностные сигналы, сравнение осуществляют с наперед заданным граничным значением, представляющим собой допустимые отклония направления оси пучка света отклонения направления оси пучка света относительно заданного и одновременно преобразуют их в звуковые сигналы, если разностные сигналы не превышают граничное значение. 4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что использующиеся для получения разностных сигналов измененные световые сигналы предварительно нормируют. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что разностные сигналы модифицируют наперед заданной монотонной функцией, возрастание которой для малых значений разностных сигналов выше, чем у линейной функции. 6.

Генератор 12 вырабатывает колебатель- $ через усилитель 22 к электроакустичес- ный сигнал очень высокой частоты, кому преобразователю, например к

например 5 кГц, генератор 13 вырабатывает колебательный сигнал высокой частоты, например 1 кГц, генератор 14 вырабатывает колебательный сигнал средней частоты, например 400 Гц, и генератор 15 вырабатывает колебательный сигнал низкой частоты, например 100 Гц.

На следующем этапе способа соответственно изменяется один из других параметров четырех колебательных сигналов в зависимости от измеренных параметров светового сигнала соответствующих секторов, и измененные колебательные сигналы преобразуются в характерные для отдельных квадрантов измеренные тона, громкость которых, высота, частоты прерываний или интервалы прерываний варьируются в зависимости от отклонения направления светового пучка 1 от заданной оси.

0

5

0

5

громкоговорителю 23, который позволяет прослушивать колебательные сигналы как следующие один за другим измеренные тона, громкость которых варьируется в зависимости от отклонения направления пучка от заданной оси. Циклическим переключением колебательных сигналов управляет генератор 24 тактовых импульсов,, который подает на коммутатор 21 соответствующую последовательность тактовых импульсов Т0.

При юстировке направления светового пучка 1 различные высоты четырех измеренных тонов указывают на направление отклонения, а различная громкость измеренных тонов - на величину отклонения направления, причем при точной юстировке светового пучка 1 по его заданной оси все четыре измеренных тона прослушиваются одновременно с одинаковой громкостью.

На практике часто не требуется абсолютная юстировка направленияs а достаточно относительной. В этом случае усиленные параметры светового сигнала S, - 84 позиционного детектора 7 одновременно нормируются в блоке 25 нормирования. Для образования нормированных параметров светово вого сигнала S1 - S4 преобразованные в аналого-цифровом преобразователе 26 непрерывные параметры светового сигнала S1 - S в цифровые суммируются в суммирующем каскаде 27 блока 25 нормирования, и на выходе получается суммарная величина 2S, которая делится в делителе 28.

Нормированные параметры светового сигнала St - S подаются в пороговую схему 29. В последней из первого и второго, третьего и четвертого и из второго и четвертого нормированного параметра светового сигнала S в каскадах 30-32 вычитателя, выполненных в виде дифференциальных блоков, определяются три нормированных разностных сигнала Dt - D3 и модифицируются в соответствии с заданной монотонной функцией, например в соответствии с квадратичной функцией, нарастание которой для меньших значений разностного сигнала происходит сильнее, чем у линейной функции. Благодаря этому элиминируются знаки разностных сигналов и оценка отклонений становится более удобной.

В примере исполнения разностные параметры модифицируются в соответствии с квадратичной функцией. Для этого нормированные значения разностных сигналов D, - D3 подаются в каскады модификации, представляющие собой каскады 33 - 35 возведения в квадрат, в которых они возводятся в квадрат. Затем нормированные и возведенные в квадрат разностные сигналы

- 7 - 1.

D - D сравниваются в модифицированных устройствах 36 - 38 сравнения модифицированных сигналов с отложенным в регистре 39 нормированным граничным значением Dq. Нормированное граничное значение D л представляет допустимое относительное отклонение светового пучка 1 от заданной оси. Если разностный сигнал не превышает заданного нормированного граничного значения Da, то соответствующее устройство 36 - 38 сравнения модифицированных сигналов выдает сигнал

с уровнем Н. Выходы устройств 36 - 38 сравнения опрашиваются вентильной схемой, которая на выходе выдает сигнал с логическим уровнем Н, если все три нормированные и возведенные в квадрат разностные величины D не превысили нормированное граничное значение D.. В этом случае выходной сигнал вентильной схемы 40 по линии 41 переключает все входы мультипликатора 21 на выход, вследствие чего одновременно могут прослушиваться все четыре измеренных тона.

Формула изобретения

5 прохождения заданной оси через измерительную плоскость, измеряют попадающие на отдельные селсторы измерительной плоскости соответствующие пучки оптико-электронным способом,

0 сравнивают сигналы с отдельных секторов, по которым определяют отклонение направления оси пучка света, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения

контроля юстировки путем введения

акустической сигнализации, пучок света фокусируют в точку на измерительную поверхность и генерируют для отдельных секторов измерительной

плоскости низкочастотные сигналы,

различающиеся по амплитуде, по частоте, по частоте манипуляций или по коэффициенту заполнения, преобразуют низкочастотные сигналы в один из указанных параметров в зависимости от измеренной величины светового сигнала в соответствующих секторах, преобразуют полученные сигналы в характеристические звуковые сигналы опре-

деленной громкости, высоты тона, частоты прерываний или интервалов прерывания, характеризующих отдельные секторы.

громкостью, зависящей от отклонения направления оси пучка света.

собой допустимые отклонения направления оси пучка света относительно заданного, и одновременно преобразуют их в звуковые сигналы, если разност- ные сигналы не превышают граничное значение.

б о Устройство для контроля юс тиров ки направления оптической оси пучка света относительно заданной оси, включающее разделенную на секторы светочувствительную измерительную плоскость для измерения составляющих пучка света, при этом вершины цент- ральных углов секторов размещены в точке прохождения оптической оси пучка света через измерительную плоскость, оптоэлектронную систему измерений и блок сравнения, о т л и ч а- го щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения контроля путем введения звуковой сигнализации в него введены фокусирующая оптика на пути прохождения светового пучка, звуковые генераторы, формирующие низкочастотные сигналы для отдельных секторов, различающиеся или амплитудой, или частотой, или частотой мани

5

0 5 0 5

пуляций, или коэффициентом заполнения, модуляторы одного из параметров низкочастотных сигналов, коммутатор поочередного циклического подключения низкочастотных сигналов, генератор тактовых импульсов и электроакустический преобразователь, причем выходы оптоэлектронной системы измерения подключены к входам модуляторов, выходы звуковых генераторов - к входам модуляторов s выходы которых подключены к входам коммутатора, выход генератора тактовых импульсов подключен к управляющему входу коммутатора, а его выход - к входу электроакустического преобразователя.

7,Устройство по п.6, отличающееся тем, что введена пороговая схема, формирующая управляющий сигнал на втором управляющем входе коммутатора, выполненная в виде узла сравнения из дифференциальных блоков, формирующих разностные сигналы, регистра нормирования граничным значением и блоков модификации, преобразующих разностные сигналы в соответствии с наперед заданной

монотонной функцией, которая для меньших значений разности возрастает сильнее, чем линейная функция, и средств сравнения модифицированных сигналов, причем входы дифференциальных блоков являются входами пороговых средств, а выходы дифференциальных блоков подключены к входам блоков модификации, выходы которых подключены к первым входам средств сравнения модифицированных сигналов, а выход регистра подключен к вторым входам средств сравнения, выход которых является выходом порогового средства.

к входам пороговых средств.

Редактор И.Горная

Составитель Л.Перебейносова

Техред М.ДидыкКорректор Н.Ревская

Заказ 2267

Тираж 436

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Прой1водствённо-йзд1те 1ский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Подписное