Устройство для измерения угловых смещений объектов Советский патент 1978 года по МПК G01B11/26 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ОБЪЕКТОВ

ается нелинейностью тангенциальной функции, писывающей характер перемещений изобраения на позиционно-чувствительном датчике ри измерениях, а также точностью выполнеия измерительных звеньев устройства..

Указанное устройство также не позволяет ыполнять измерения в диапазонах больших глов (±10-20и более) при значительных асстояниях до объекта (10 м и более), так ак в этих случаях значительно возрастают абариты объектива и всей оптической сие- io емы и такие пр 1боры становятся неприемлимыми.

Предлагаемое устройство отличается тем, что, с целью расширения диапазона измерения и повышения точности, автоколлимационная система выполнена телескопической с ком- пенсатором в виде плоского поворотиого зеркала, расположенного между ее окуляром и cвeтoдeлиteлeм и кинематически связаиного со следящий электроприводом, а позиционно-чувствительный датчик выполнен неподвижным, о

На чертеже изображена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит автоколлимационную систему, включающую объектив 1, окуляр 2, зеркало-компенсатор 3 я светоделитель 4, позйцнонно-чувствительный датчик, включающий 25 объектив 5, призму-нож 6 и (|)отоприемиик 7; следящий электропривод 8 упращлеиия переме- щениями зеркала-компенсатора; измерительный механизм 9 перемец ения зеркала-компенсатора; осветитель, включающий объектив-10, jg щель 11, конденсор 12, излучатель (истбчнкк света) 13 и модулятор 14; плоское зеркало 15, укрепляемое на объекте.

Следящий электропривод 8 управления перемещениями зеркала-компенсат(фа 3 совместно с позиционно-чувствйтельным датчиком Ч)б- 3S разуют следящую углоизмерительную систе- му.

Элементы осветителя-объектив 10, щель И, конденсатор 12, излучатель 13 и модулятор 14 устанавливаются последовательно за светоделителем 4, причём излучатель 13 устаиовлен в задней фокальной плоскости кондеисора .. 12.

Щель 11 располагается перед .конденсором 12 в задней фокальной плоскости объектива . 10 осветителя, а модулятор 14 - между конденсором 12 и щелью. II.45

Осветитель устанавливают так, что .излучаемый световой пучок попадает иа зеркало- .. компенсатор 3.

Лучи света, выходящие из осветителя (элементы 10--14), попадают иа светоделитель 4, расноложеииый между зepkaлoм-кoмпeиcato- , ром 3 м .осветителем, и далее идут на зеркалокомпенсатор 3.«

Зеркало-компеисатор 3 установлено в выходиои зрачке телескопической системы, образоваиной объективом I и окуляром 2, и имеет Возможность вращаться относительно одной из своих оптических осей. Объектив 5 позициоиио-чувствнтельного датчика помещен иа пути оптических лучей системы иепосредствеиио за светоделителем 4 перед призмой-ножом Б.to

Призма-нож расположена в фока.мьной п.чоскости объектива 5, а фотоприемники 7 -- по обе стороны из призмы-ножа 6. Электродвигатель с редукто.ром следящего электропривода 8 управления перемещениями зеркала-компенсатора кинематически связан (на чертеже связь показана штрихами) с-зеркалом-компенсатором 3 через измерительяый механизм 9.

Устройство работает следующим образом.

Поток излучения от излучателя 13 конденсором 12 проецируется в плоскость щели 11 и далее объективом 10 направляется на светоделитель 4 и зеркало-компенсатор 3. Излучение, отраженное зеркалом 3, направляется в телескопическую систему и по выходе из объектива 1 падает на плоское зеркало 15, жестко закрепленное на наблюдаемом объекте. .

Отраженный от зеркала 15 пучок лучей вновь возвращается в объектив 1 телескопической системы и, пройдя окуляр 2 телескопической системы, зеркалом-компенсатором 3 при помощи светоделителя 4 направляется на позиционно-чувствительный датчик следящей системы.

Объектив 5 позиционно-чувствительного датчика фокусирует пучок лучей в точку на грань .призмы-ножа 6. В зависимости от величины угла прихода лучей света, отраженных от зеркала 15, изменяется разность световых потоков, поступающих на фотоприемники 7, а следовательно, и разность токов с указанных фотоприемиик0в. Эта разность токов является управляющим сигналом (сигналом рассогласования) для следящей системы.

Следящая система под воздействием поступающего иа ее вход электрического сигнала

управления поворачивает зеркало-компенсатор 3 до тех пор, пока световые потоки на фотоприемниках 7 не станут равными. Поворот зеркала-компенсатора 3 компенсирует поворот зеркала 15, вызванный разворотом объекта, и обеспечивает паралле;1ьность падающих, на зеркало 15 и отраженных от него пучков лучей иормали зеркала 15. Величина угла поворота зеркала-компенсатора 3 измеряется высокоточным измерительным механизмом 9.

Модулятор 14 осуществляет модуляцию потока излучения, он необходим в устройстве для обеспечения работоспособностн следящей системы и защиты приемной части системы от фоиовых засветок. Благодаря включению в конструкцию устройства телескопической оптической системы в совокупности с зеркалом-компеисатором устаиовленным в ее выходном зрачке, углы поворота пучка лучей в выходном

зрачке телескопической системы в Г-/2 раз больше углов поворота отражательного зеркаfla 15 (где Г, - видимое увеличение телескопической системы).

Использование телескопической системы позволяет иа порядок сократить размеры зеркал а-компеисатора, легко разместить его в выходном зрачке телескопической системы и на одии-два порядка (в зависимости от видимого увеличения телескопической системы) ослабить требоваиия к точности исполнения механизма преобразования движений зеркалакомпенсатора. Это объясняется тем, что в этом случае допустнмая ошибка измерения положения зеркала-компенсатора, и диапазон его вращения увеличивается в число крат, равное половине видимого увеличения оптической телескопической системы.

Полезность предложенного устройства определяется еще и тем, что в нем может быть использован любой позиционио-чувствительный датчик, так как он конструктивно не связан с самой оптической схемой устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения угловых смещеНИИ объектов, содержащее осветитель с модулятором, автоколлимационную систему со светоделителем, позициоино-чувствительный дат6

чик, расположенный за светоделителем, следящий электропривод, измерительный механизм кинематически связанный с электроприводом, и плоское зеркало, жестко укрепляемое па объекте, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения и повышения точности, автоколлимационная система выполнена телескопической с компенсатором в виде плоского поворотного зеркала, расположенного между ее окуляром и светоделителем и кинематически связанного со следящим электроприводом, а позиционко-чувствительный датчик выполнен неподвижным.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 399724, М. Кл. G 01 В 7/32, 1971.

2.«Hilgerand Watts проспект фирмы, Великобритания, 1970.