ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УГЛОМЕРОВ СЛЕДЯЩЕЙ ОТРАБОТКИ Советский патент 1974 года по МПК G01B11/26 

1

Предлагаемая оптическая система фотоэлектрических угломеров следящей отработки относится к области производства . оитикоэлектронных лриборов, предназначенных для высокоточных непрерывных измерений угловых перемещений объектов, и может быть использована по назначению в различных областях техни.ки.

Известны оптические системы фотоэлектрических угломеров следящей отработки, содержащие объектив для формирования светового сигнала, анализирующее светоделительное устройство, например, в виде призмы-нож, перемещающееся по микрометренному ви1нту в фокальной плоскости объектива и системы проектирования входного зрачка объектива на светочувствительную поверхность фотоприемников.

К недостаткам известных систем относится то, что в процессе измерения перемещение анализирующего светоделнтельного устройства по микровинту сопровождается перемещением светящегося пят1на (изображения входного зрачка объектива) в плоскости фотоприемника. Для обеспечения полного перекрытия световым пятйом светочувствительной поверхности фотолриемника и тем самым устранения нарушений нормального режима его работы во всем диапазоне отслеживания в угломерах создают площадь светового пятна.

значительно превышающую площадь светочувствительной поверхности фотоприемника. Однако это приводит к резкому снижению освещенности фотоприемника, а следовательно, и к снижению чувствительности и точности измерения фотоэлектрического угломера. Кроме того, резко ограничивается диапазон измерения, усложНяется выбор и согласование параметров фотоприемника с параметрами оптики и других узлов угломера.

С целью расширения диапазона и повышения точности измерения IB предлагаемой оптической системе фотоэлектрических угломеров следящей отработки анализирующее светоделительное устройство выполнено в виде жестко связанных между собой нлоских зеркал, симметрично расположенных относительно оптической оси объектива так, что плоскости их главных сечений параллельны оптической

оси объектива.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемой оптической системы.

Предлагаемая оптическая система включает автоколлимационное зеркало 1, закрепляемое на контролируемом объекте, объектив 2, анализируюндее устройство в виде системы плоских зеркал 3, 4, 5, б, жестко закрепленное на гайке микровннта 7, проекционную систему с объективами 8 и 9 и фотоприемники

10 и 11, в каждом из плеч анализирующего свеюделигслыюго устройства, оспсппель 12 и щель 13, образованную в фокальной плоскости Г, отстоящей на расстоянии /°б от объектива, двумя зеркалами 14 и 15, расположенными непосредственно у оптической оси 16 объек1 нва. Для наиболее паглядиого представления о поведении пучка лучей при его прохождении через элемепты оптической системы принято показывать его путь с помощью одного параксиального (осевого) луча, близкого к оптической оси системы или совпадающего с ней. Таким образом, оптические оси объектива 2 п системы зеркал светоделительиого устройства, о.бозначенные пупктирными и штрихпунктирными ли -шями в оптической схеме, одновременно являются и осями пучков лучей 16 п 18. Плоскости главного сечения, определяемые для зеркал 3 и 5, следом их сечепия и лучами 16 и 17, а для зеркал 4 и 3 также следом их сечения и лучами 18 и 16 светоделительного устройства, обязательно параллельны плоскости измерения, т. е. плоскости поворота автоколлимационного зеркала 1 контролируемого о.бъекта и паправлению перемещения самого устройства, а также оси 18 объектива 2 (т. е. плоскости чертежа). Под двумя другими ОСями пучков, параллельными оси 18 объектива 2 следует понимать лучи 17, выходящие из правого и левого каналов светоделительного устройства. Пучок лучей 18, несущий световую информацию об изображении щели 13 анализирующего устройства, освещенной источником 12, в направлении зеркала 1 через объектив 2, после отражепия строит посредством объектива 2 в плоскости щели 13, совмещенной с фокальной плоскостью F, ее светящееся автоколлимациопное изображение. Светоделительное анализирующее устройство делит световой поток, определяемый параксиальным лучом 18, проходящим по направлению оси онтической системы, в частности оси 18 объектива 2, на два пучка (луча) 16, которые в каждом из плеч претерпевают отражение от зеркал 3 и 5 светоделительного устройства, и в виде лучей 17, параллельных оси 18 объектива, направляются через левый и правый проекционные объективы 8 и 9 на светочувствительные поверхности фотоприемников 10 и 11. Поскольку предметная плоскость объективов 8 и 9 проекционной системы совмещена с входным зрачком объектива 2, то на светочувствительной поверхности фотоприемников пучками лучей 17 проектируются изображение входного зрачка объектива 2. При повороте зеркала 1 на некоторый угол а в одно из плеч светоделительного устройства поступает больше света и появляется разбаланс мостовой схемы (не показана), который устраняется перемещением анализирующего устройства, непрерывно следящего за положением автоколлимационного изображения щели 13 в фокальной плоскости F объектива 2. При смещении анализирующего устройства, например, на величину (а,/об), пропорциональную углу поворота зеркала а и фокусному расстоянию /об объектива 2, световое пятно изображения входного зрачка в плоскости фотоприемников должно было бы получить смещение на величину ( об. пр. систем), пропорциональную величине смещения устройства и масштабу увеличения V проекционной системы. Однако благодаря тому, что плоскости главного сечения зеркал светоделительного анализирующего устройства, определяемые для зеркал 3 и 5 следом их сечения и параксиальными лучами-падающим 16 и отраженным 17, а для зеркал 4 и 6 также следом их сечения и параксиальными падающим 18 и отраженным 16 лучами, параллельны оси 18 объектива 2, плоскости измерения, т. е. плоскости поворота зеркала 1, и направлению перемещения устройства. Кроме того, зеркала 3 и 5 получают так же смещение А, как щель 13, образованная двумя зеркалами 14 и 15. Оси пучков лучей 17, выходящих из светоделительного устройства, не изменяют своего положения и, следовательно, изображение входного зрачка объектива 2 (светящееся пятно) в плоскости светочувствительной поверхности фотоприемников 10 и 11 остается пеподвижным. Предмет изобретения Оптическая система фотоэлектрических угломеров следящей отработки, содержащая объектив и анализирующее светоделительное устройство, установленное с возможностью перемещения в фокальной плоскости объектива, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности измерения, анализирующее светоделительное устройство выполнено в виде жестко связанных между собой плоских зеркал, располоенных симметрично относительно оптической оси объектива так, что плоскости их лавных сечений параллельны оптической оси бъектива.