Фотоэлектрический автоколлиматор для фиксации углового положения объекта Советский патент 1980 года по МПК G01B11/26 

,: Изобретение относится к контрольноизмерительной . технике и может быть использовано для фиксации угла (нуль-индикации) при койтропе углового положения объекта и измерении в динамике углов .между отражающими поверхностями объекта. . . , - Известен фотоэлектрический автоколЛйматор, содержшций источник света, обьектив, светоделитель, щель на электромагнитном вибраторе и фотоприемник Щ . Автоколлиматор обладает вь сокой чув-ствительностью к угловым перемещениям объекта, однако. применение его дпя фиксацииограничено из-за сравгоггельнр йебольшой частоты модуляции, создаваемой вяектромагниТным вибратором. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является фотоэлектрический автоколлиматор для фиксации ут лового положения объекта, содержащий коллиматор, включающий источник света и объектив, светоделетел ь и распопожеввый на выходе из него световых лучей фотоприемник, отражатель, устанавливаемый на объекте 2 . Светоделитель по ходу световых лучей расположен перед объективом, а в фокусе объектива после источника света и перед фотоприемником .имеются идентичные щели. Недостатками известного автоколлиматора являются малое соотношение сигнаЛшум, что обусловлено необходимостью уменьшения ширины щелей, и чувствительность к угловым перемещениям объекта в плоскости, орггогональной плоскости измерения, что в конечном итоге снижает точность фиксации. Цель изобретения - повышение точности 4н1ксации. Цель достигается тем, что фотоэлектрический автсжоллиматор снабжен прямоугольной диафрагмой, расположенной за объективом 1Еоплиматора по ходу световых лучей, а светоделитель установлен между прямоугольной диафрагмой и отражателем л выполнен в виде призмы Кестерса. На чертеже схематично псжаэан фотоэлектрический автокоппйматор доя фиксации углового положения объекта. Автокоппйматор содержит исЗгочник 1 света, объектив 2, прямоугольную диафраг му 3, светоделитель 4, выполненный в ви де призмы Кестерса, отражатель 5, устанавливаемый на объекте (на ч«эртеже не показан), фотоприемник 6. Отражатель 5 вместе со светоделителем 4 образует двухпучевой интерферометр. Автоколлйматс работает .следующим образом.Параллельный пучбк света прямоугольного сечения, сформированный коллимШ-ором, включающим источник I света и объектив 2, н диафрагмой 3, подает на светоделитель 4, который разделяет этот йучок на два параллельных друг другу пуч ка. Эти пучки падают на: отражатель 5 и, пройдя в oepaifHOM напраштеяйй светоделиггель 4, соединяется образуя на поверхности фотоприемника 6 интерференционную картину. При ретадстрации интерференционной картины на выходе фотоприемника 6 й яется напряжение, зависи Шс 6 ксгторого от угла поворота объекта выражается формулой. Т, Sm(4c(5l) . d и - напряжение на выходе фотоприемника 6;,. Л - угол между нормалью к отража телю и сттической осью устрой ства, т.е. угол поворота объек : - - - . . -:-,. С - константа; Л - дпЕНна волны света; а - ширина светового пучка и дна. 3; Ь - расстояние между центрами пуч кое. . ... .; :..;-.;,..-Приведенное выражение дает форму им пульса на выходе фотоприемника. Этот им пульс используется для фиксации углового положения объекта при его угловом пере мйцении. При параметрах устройства, ра ных, например, h 2 , d 10 мм, угловая полуширина импульса у основания составляет примерно 0,7 . В предлагаемом аВтоколлиматоре угловая ширина импульса с фотоприёмника обратно пропорциональна ширине диафрагмы 3, формирующей световой пучок, поэтому ум1вньшвнйе угловой ширины импульса не сопровождается уменьшением соотношения сигнал-шум. Угловая ширина импульра зависит только от величин d и h , поэтому ее уменьшение не требует увеличения jpacстояния между элементами автоколлиматора и практически не увеличивает его габаритов. Малые взаимные перемещения элементов не влияют на форму импульса, так Как при этом не изменяется угол между интерфе)рй|рукзщШи лучами и происходит лишь небольшое смещение интерференционной картины на входе фотоприемника 6. Маль|е угловые колебания объекта в плоскости, ортогональной плоскости вращения, приводят К одинаковому отклоненшо o6oHJc падшощих на него лучей, что также не ска шается на интерференционной картине и форме импульса. В результате повышается точность фиксаций. Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я Фотоэлектрический автсжолляматор для фиксации углового положения объекта, содержащий коллиматор, включающий ИСТОЧНИК света и объектив, светоделитель, фотоприемник и отражатель, устанавливаемый ва объекте, отличаюЩ ийс я тем, что, с целью повышения точности фиксации, эн снабжен прямоугольной диафрагмой, расположенной за объективом коллиматора по ходу световых лучей, d светоделитель установлен между прямоугольной диафрагмой и отражателем и выполнен в виде призмы Кестерса. Источники информ;ации, приняТь е во внимание при экспертизе 1.Гукайло М. Я. Автоколлимация. М., Маштаз, 1963, с. 99-103. 2.Там же, с. 6-7 (прототип).