Фотоэлектрический автоколлиматор Советский патент 1979 года по МПК G01B11/26 

(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АВТОКОЛЛИМАТОР

I

Изобретение относится к измерительной технике и может быть, использовано для угловых измерений в оптическом производстве, прецизионном машиностроении, геодезии и т.п.

Известны фотоэлектрические автокоплиматоры, содержащие модуляторы различных типов 1 .

Недостатком этих устройств является ограниченность их применения для измерений в динамике, так как период частоты модуляции должен быть много меньше длительности импул са на выходе фотоприемника, которая определяется скоростью вращения объекта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является фотоэлектрический автоколлиматор, содержа. щий оптически связанные источник света, объектов, светоделитель, фотоприемник и две идентичные маски, расположенные в фокальных плоскостях объектива, одна - между источником света и светоделителем, а другая - между светоделителем и фотоприемником 2.

Недостаток известного устройства заключается в невь1сокой точности измерений, так как

при уменьшении размеров щели в маске световой сигнал становится трудно различимым на фоне щумов.

Цель изобретения - повыщение точности измерений.

Эта цель достигается тем, что маски вьшолнены в виде совокупности элементов, области прозрачности которых образуют псевдо1пумовую последовательность.

На фиг. I изображена принципиальная схе0ма предлагаемого автоко ллиматрра; на фиг. 2 график характера распределения областей прозрачности по площади масок; на фиг. 3 - вид .автокорреляционных функций для масор предложенной конфигурации и щелевых масок.

5

Устройство содержит источник 1 света, согласующую оптику - .конденсоры 2 и 3, амплитудные маски 4 и 5, объектив 6, светоделитель 7, фотопркемник 8. Элементом псевдощумовой последовательности в масках 4 и 5 является квадратное отверстие со стороной г (см. фиг. 2).

Устройство работает следующим образом. Световой поток от источника , пройдя через конденсор 2, освещает маску 4, расположен ную в фокальной плоскости объектива 6, и пос ле светоделителя 7 параллельным пучком падае на отражающую поверхность 9 контролируемого объекта. Отразившись от поверхности 9, световой пу чок возвращается в объектив 6 и падает на вторую маску 5, воспроизводя на ее поверхнос ти изображение маски 4. После прохождения через маску 5 свет собирается конденсором 3 на чувствительную площадку (катод) фотоприемника 8. Если поверхность 9 наклонена под углом а к главной оптической оси автокодлиматора, то изображение маски 4 оказывается смещенным относительно маски 5 на величину a Ftg2a, где F - фокусное расстояние объектива, Результирую1цее поле световой волны на катоде фотоприемника 8 можно найти в виде произведения коэффициентов пропускания каждой маски 4, 5 на поле исходной световой волны E E,t,(x-a,y) t, (х.,у)г(1) где ЕО- амплитуда световой волны; г-коэффиодент отражения поверхности 9; t, (х-а,у) - коэффициент пропускания маски 4; t (1 у) - коэффициент пропускания маски 5. Выражение (1) составляет основу для вы,числения автокорреляционной функции, значения которой в характерных точках, соответств ющих взаимному сдвигу масок 4 и 5 на величину птп, составляют KUfn,o)- (Я) а при отсутствии пространственного сдвига R(0,0) «0,5. 44 Вид ав-10корреля1ЩО 1ной функции представлен на фиг. 3. кривой В. Кривой С гам же показана для сравнения автокорреляционная функция для масок,, на которых .нанесено по одной щели.Как видно из кривой В, автокорреляционная функция предлагаемого устройства характеризуется резкимспадением своей величины при смещении масок 4 и 5 от исходного положения. Величина пика автокорреляционной функции соответствует эквивалентной ширине щели, равной сумме всех участков прозрачности псевдошумовой последовательности, а ширина пика соответствует ширине одного элемента. Таким образом, отношение сигнал/шум и соответственно точность автоколлиматора могут быть увели: чены в число раз, пропорциональное числу элементов псевдошумовой последовательности. Формула изобрете ни я Фотоэлектрический автоколлиматор, содержац ий оптически связанные источник света, объектив, светоделитель, фотоприемник и две идентичные маски,расположенные в фокальных плоскостях объектива, одна - между источником света и светоделителем, а другая - между светоделителем и фотоприемником, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, маски вьшолнены в виде совокупности элементов, области прозрачности которых образуют псевдоилумовую последовательность. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Голубовский Ю. М. Фотоэлектрические автоколлиматоры,ОМП, № 5, 1970. 2.Гукайлр М. Я. Автоколлимация. М., Машгиз, 1963,. с. 81 (прототип).

fea- . , - -П1 -т -WI -8f -61 -«т -21 о гт 4«т ет л wi УЙТ т

)

Ф«г5