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

.позиционного детектора,8, Согласуюшая оптическая система 6, представ лякщая собой, например, афокальную телескопическую систему, используется для согласования площади поперечного сечения части 5 светового пучка с размером измерительной плоскости . 7, Измерительная плоскость 7 размещена в ходе лучей светового пуч ка 1, Измерительная плоскость 7 позиционного детектора 8Сопряжена с базовой плоскостью 3, что обеспечивает . контроль юстировки положения светового пучка I по соответствующему сме щению положения части 5 светового пучка на измерительной плоскости 7, Позиционный детектор 8 выполнен на четырех электрически разделенных оптоэлектронных преобразователях, вход ные поверхности которых образуют четыре квадранта измерительной плоскос ти 7, причем средняя точка измерител ной плоскости 7 соответствует заданному положению светового пучка .1 на базовой плоскости 3, В качестве позиционного детектора используется квадрантный фотодиод. Световые сигналы S,- S, поступаю щие на позиционный детектор 8, усиливаются в усилителях 9 - 12, причем они являются мерой соответствующей доли части 5 светового пучка, которая падает на соответствующие квадранты, и таким образом является мерой контроля направления и величины существующих отклонений от заданного положения. Квадранты позиционного детектора соединены t четырьмя звуковыми генераторами 13 - 16, которые формируют низкочастотные сигналы различной ам плитуды, частоты и скважности. Генератор 13 формирует сигнал высокой частоты, например 5 кГц, генератор 14 генерирует сигнал высокой частоты например 1 кГц, генератор 15 формирует сигнал средней частоты, например 400 Гц.и генератор 16 вырабатывает сигнал низкой частоты, например 100 ,Гц, Далее амплитуды четырех сигналов изменяются в модуляторах 17-20 в за висимости от параметров световых си налов S,- S позиционного детектора Модуляторы 17 - 20 выполнены в виде например, усилителей, коэффициенты усиления которых устанавливаются с помощью параметров световых сигналов S| - БД;, Если изменяется частота сигнн лов, то модуляторы 17 - 20 выполнены в виде, например, управляемых напряжением генераторов. Если изменяется коэффициент скважности, то модуляторы 17-20 выполнены в виде, например, электронного прерывателя, который приводится в действие от управляемого напряжением генератора. Если должен варьироваться коэффициент ;5аполнения сигналов, то модуляторы 17-20 выполнены в виДе, например, управляемых напряжением генераторов, компаратора, дифференциаторов и триггерных каскадов. Измененные в модуляторах 17-20 сигналы подаются на входы 21 коммутатора 22, выполненного в виде мультиплексора. Мультиплексор 22 подключает четыре измененньк сигнала поочередно в циклической последовательности через усилитель 23 к электроакустическому преобразователю, например к громкоговорителю 24, которьм воспроизводит звуковые сигналы определенного тока, следующие друг за другом, громкость которых варьируется в зависимости от отклонения светового пучка от заданного положения. Циклическим переключением сигналов упр.авляет генератор 25 тактовых импульсов, который подает на мультиплексор 22 соответствующую последовательность тактовых импульсов Т, При юстировке светового пучка 1 различные высоты звуковых токов указывают на направление отклонения положения, а различная громкость тонов на величину отклонения положения, причем при точной юстировке светового пучка 1 относительно заданного положения все четыре измеренных тона прослушиваются одновременно с. одинаковой громкостью. На практике обычно достаточно от«носительной юстировки положения, В этом случае усиленные параметры световьк сигналов 84 позиционного детектора 8 одновременно нормируются в блоке 26 нормирования. Для образования нормированных световых сигналов §,- аналоговые сигналы S - R,преобразованные в аналогоцифровом преобразователе 27 в цифровые, суммируются- в суммирующем каскаде 28 блока 26 нормирования, а на вы- 5. ходе получюат суммарную величину 2 на которую в делителе 29 делятся оцифрованные сигналы S, Нормированные световые сигналы .4 подаются в пороговые средства ЗОе В пороговых средствах 30 из первого и второго, третьего и четвертого и второго и четвертого нормированных световых сигналов в диффе ренциальных блоках 31-33 определяются три нормированных разностных сигнала D, - П-, которые модифицируются в соответствии с квадратичной функцией, нарастание которой для меньших значений разностного сигнала происходит сильнее по сравнению с линейной функцией. Благодаря этому элиминируются знаки разностных сигналов и оценка отклонений становится более удобной. Нормированные значения разностных сигналов D,- Dj подаются в каскады 34 - 36 возведения в квадрат. Затем нормированные возведенные в квадрат разностные сигналы I) , сравниваются в средствах 37 - 39 сравнения с нормированным граничным значением Dg хранящимся в регистре 40, Нормирован ное граничное значение представляет допустимое относительное отклонение светового пучка 1 от его заданного положения. Если значение разностного сигнала непревышает заданного норми рованного граничного значения Dg, о то соответствующие средства 37 - 39 сравнения выдают сигнал с уровнем Н. Выходы средств 37 - 39 сравнения опрашиваются вентильной И, кото рая на выходе вьщает сигнал с логиче КИМ уровнем Н, если все три нормированные возведенные в квадрат разностные величины D не превышают нормированного граничного значения Dg, В этом случае выходной сигнал вентильной схемы И 41 по линии 42 переключает все входы мультиплексора 22 на вмход, вследствие чего одновременно могут прослушиваться все четыре измеренных токаеЕсли интерес представляет не относительное, а абсолютное положение светового пучка, блок 26 .. нормирования шунтируется или исключается,, В этом случае в регистр 40 пороговьк средств 30 закладывается абсолютная граничная величина, Формула изобретения 1, Способ контроля юстировки положения оптической 0СИ пучка света относительно заданной точки, заключающийся в размещении по ходу луча измерительной ггчоскости, разделе1гной на секторы, вершины центральных углов которых,совмещены с заданной точкой, измерении соответствугацих пучков света в отдельных секторах оптико-электронным способом, сравнении сигналов с отдельных секторов, по которым определяют отклонение положения оптической оси пучка света в секторах измерительной Ш10СКОСТИ относительно заданной точки, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности и упрощения контроля введения звуковой сигнапизации, генерируют для отдельных секторов измерительной плос-: , -кости низкочастотные, сигнаггы, различные или по амплитуде, или частоте, или скважности, модулируют их по од- из параметров в зависрпмости от измеренной составляющей пучка света в соответствующих секторах и щ еобразуют в звуковые сигналы опреде- ленной громкости, высоты тона и частоты прерываний, характеризующие отдельные секторы, 2о Способ по п, , о т л и ч а ющ и и с я тем, что для отдельных секторов измерительной плоскости преобразование в звуковь е сигналы различной высоты тона и громкости в зависимости от отютонения положения пучка выполняют поочередно в циклической последовательности, Зо Способ по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что из измеренных составляющих пучка света для смежных и оппозитпо размещенных секторов разностные сигналы, сравнение выполняют с наперед заданным граничным значением, представляющим допустимое отклонение положения-пучка света относительно заданной точки, и одновременно преобразуют их в звуковые сигналы различной высоты тона, если разностные сигналы не превышают граничного значения, 4, Способ по пп,1-3, отличающий с.я тем, что измеренные составляющие лучка .света отдельных секторов, используемые для формирования разностных сигналов, предваритель но нормируют. 5, Способ по п,4, о тли ча юи и с Я тем, что разностные сигна-ы модифицируют наперед заданной монотонной функцией, возрастание кото-рой для меньшего значения разностного сигнала происходит сильнее, чем у линейной функции,

6,Способ по п,I, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью согласования поперечного сечения пучка све та и измерительной плоскости, перед измерительной плоскостью размещают оптическую систему, формирующую коллимиров нный пучок света соответствующего диаметра

7,Устройство для контроля юстировки положения оптической оси пучка света относительно заданной точки, включающее оптико-электронную систему измерения, размещенную по ходу луча ивыполненную в виде светочувствительной измерительной ппоскости, разделBH ной на секторы, вершины центральных углов которых совмещены в заданной точке, узел сравнения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повьппения точности и упрощения контроля путем введения звуковой сигнализации, введены звуковые генераторы, формирующие низкочастотные сигналы для отдельных секторов различной или амплитуды или частоты, или скважности в зависимости от составляющей пучка света, модуляторы одного из параметров низкочастотных сигналов, коммутатор поочередного циклического подклю чения низкочастотных сигналов, генератор тактовых импульсов и электро-акустический преобразователь, причем выходы звуковых генераторов подключены к входам модуляторов, выходы которых подключены к входам коммутатора, выход генератора тактовых импуль. сов подключен к первому управляющему

входу коммутатора, а его выход подключен к входу электрооптического преобразователя

8, Устройство по п,7, о т л и чающееся тем, что введены пороговые средства, формирукщие управляющий сигнал на втором управляющем входе . коммутатора, выполненные в виде узла сравнения из дифференциальных блоков, формирующих разностные сигналы в соответствии с величиной светового сигнала, регистр граничного значения, блоки модификации, преобразующие разностные сигналы в соответствии с наперед заданной монотонной функцией, которая для меньших значений разности возрастает сильнее, чем линейная функция, и средства 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, а вькод регистра подключен к вторым входам средств сравнения, выход которых является выходом пороговых средств,

9в Устройство по или 8, о тличающееся тем, что,введен блок нормирования, на входы которого сигналы подаются с отдельных секторов светочувствительной измерительной плоскости, а его выходы подключены к входам пороговых средств

10, Устройство по п.7 или 8, или 9 отличающееся тем, что перед измерительной плоскостью введена согласующая оптическая система, выполненная в виде.афокальной оптической системы.

Изобретение относится к проекционной и лазерной оптике, в которой должно юстироваться положение оптической оси светового пучка. Целью изобретения является повышение точности и упрощение контроля юстировки положения оптической оси светового пучка путем введения звуковой сигнализации. Контроль юстировки положения оптической оси пучка света заключается в размещении по ходу луча измерительной плоскости, разделенной на секторы, вершины которых и определяют заданное положение. Мерой отклонения положения оптической оси пучка являются составляющие светового потока, падающие в различные секторы, которые измеряются оптико-электронным способом. Для отдельных секторов генерируют колебания, параметры которых изменяют в зависимости от измеренных отклонений оптической оси пучка от заданного положения, и преобразуют их в звуковые колебания соответствующей амплитуды, тона и скважности. 2 с.п., 8 з.п.ф-лы, 1 ил.

17

п

.j