Фотоэлектрическое автоколлимационное устройство Советский патент 1980 года по МПК G02B27/30 G01B11/00 

(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ АВТОКОЛЛйРШДИОКНОЕ УСТРОЙСТВО

t

Изобретение относится к контрольно измерительной технике и может быть ис пользовано для измерения углов поворота между Объектами и для измерения углов поворота исполнигельных механизмов.

Известно автоколлимационное устройство для измерения углов поворота между объектами, содержащее отражатель и фотоприемную систему Г .

Недостатком устройства является ограниченный диапазон измерения угла поворота.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является фотоэлектричес кое автоколлимационное устройство для измерения углов поворота, содержащее автоколлиматор с отражателем, выполненным в виде трипель-призмы,у кото-: рой один из двухгранных углов отличен от прямого, и фотоприемной системой 2 .

Недостатком известного устройства является невозможность точного измерения углов поворота в широком диапазоне углов.

, Целью изобретения является увеличе ние диапазона измеряемых углов поворота.

Лля достижения це.пи устройство с-лабжено оптическим клином., установленным перед фотоприемной системой, узлом вращения клина вокруг оптичес ;ой оси авто коллиматор а., содержащим последовательно включенные электродвигатель, блок управления и импульсный генератор опорной частоты, датчиком углового положения клина И бло10ком обработки, содержащим триггер, входы которого подключены к выходам соответственно фотоприемной системы i датчика, ключевую схему, один из входов которой подк:гяочен к выходу триггера, а другой - к импульсному генератору опорной ЧС1СТОТЫ, и счетчик импульсов, вход которого соединен с выходом ключевой схемы, а оптический клин и фотоприемкая система установле20ны друг относительно друга на расстоянии, определяемым соотношением

fcc/fb,

25

f - фокусное расстояние объектива

где

автоколлиматора,

оС угол отклонения луча отражателем;

- угол отклонения луча оптичес30ким клином. На чертеже представлена схема описываемого устройства. Устройство содержит источник 1 излучения, конденсатор 2, диафрагму 3, установленную в фокальной плоскости объектива 4, светоделитель 5, установ ленный в корпусе б устройства. На оптической Оси устройства установлен отражатель 7, выполненный в виде триппель-призмы с наперед заданным отклонением одного из его прямых углов и который своим основанием обращен к объективу 4. Отражатель 7 жефтко укреплен на оси поворотного узла 8. Между светоделителем 5 и фотоприемной системой 9 установлена то ечная диафрагма 10, а также оптичефкий клин 11 в подшипниках 12. Оптический клин 11 кинематически через шестеренки 13 и 14 жестко связан с электродвигателем 15, управляемым от блбка управления 16. Ось вращения оп тиЧеского клина связана с датчиком yrJioBoro положения, состоящим, напри мер, из осветителя 17, диафрагмы 18, расположенной на периферии диска, в рассматриваемом случае на шестеренке 14, и дополнительного фотоприемника 19. Фотоприемная система 9 и фотопри емник 19 имеют раздельные усилители 20 и 21 мощности, выходы которых под соединены к триггеру 22, выход которого подключен к ключевой схеме 23. Выход ключевой схемы 23 соединен со счётчиком 24 импульсов. Импульсный генератор опорной частоты соединен с блЬком 16 управления электродвигате ля 15 и с входом ключевой схемы 23. Фотоэлектрическое автоколлимацион ное устройство для измерения углов поворота объекта работает следующим образом. Излучение от источника 1 через конденсатор 2 попадает на установлен ную в фокальной плоскости объектива 4диафрагму 3, выполненную, например в виде круга, и через светоделитель 5проходит объектив 4. Параллельный световой поток из объектива 4 направ ляется на укрепленный на оси поворот отражатель 7 с известным отклонением одного из его прямых углов.Приходящи от отражателя 7 световой поток имеет два направления,симметричных относительно оптической оси устройства. Световой поток от отражателя 7 ПРИ помощи объектива 4 образует в пл скости анализа, т.е. в плоскости установки диафрагмы 10, два автоколлимационных изображения диафрагfa 3. При повороте узла 8, а вме те с ним и отражателя 7, этидва авт коллимационных изображения поворачива{ются на тот же угол и в ту же сторо:ну. При вращении с постоянной скоростью оптического клина 11, имеющего такое же отклонение луча от центр плоскости анализа, что и отклонение оптического луча отражателем,оба авт коллимационные изображения за один оборот оптического клина 11 попадают через диафрагму 10 на фотоприемнуго систему 9, где вырабатываются два импульса, сдвинутые на полупериод. В нулевом положении совмещают импульс на фотоприемной системе 9 с импульсом на фотоприемнике 19 путем разворота оптического клина 7 относительно поворотного узла 8 или разворотом отражателя 7 относительно поворотного узла 8, либо перемещением по радиусу вокруг оптической оси устройства осветителя 17 и фотоприемника 19 одновременно. При повороте отражателя от нулевого положения пропорционально увеличивается интервал между импульсами на фотоприемнике 19 и фотоприемной системе 9. Эти импульсы через усилители 20 и 21 мощности направляют в триггер 22, где определяют интервал между импульсами. Выход измерителя фазы соединен с ключевой схемой 23, где этот интервал квантуют высокочастотными импульсами, количество которых, пропорциональное углу поворота, подсчитывается в счетчике 24. Таким образом, введение оптического клина, узла вргидения клина, датчика углового положения клина и блока обработки позволяет существенно увеличить диапазон измеряемых углов поворота. Формула изобретения Фотоэлектрическое автоколлимационное устройство для измерения углов поворота, содержащее агтоколлиматор с отражателем, выполненным в виде триппель-приз1 л, у которой один из двухгранных углов отличен от прямого, и фотоприемной системой, отличающееся тем, что, с целью увеличения диапазона измерения, оно снабжено оптическим клином, установленным перед фотоприемной системой, узлом вргидения клина вокруг оптической оси автоколлиматора, содержащим последовательно включенные электродвигатель, блок управления и импульсный генератор опорной частоты, датчиком углового положения клина и блоком обработки, содержсццим триггер, входы которого подключены к выходам соответственно фотоприемной системы и датчика, ключевую схему, один из входов которой подключен к выходу триггера, а другой - к импульсному генератору опорной частоты, и счетчик импульсов, вход которого соединен с выходом ключевой схемы, а оптический клин и фотоприемная система установлены друг относительно друга на расстоянии, определяемом соотношением foC/|b, где f - фокусное расстояние объектива автоколлиматора;

ot - угол отклонения луча отражателем

Ь - угол отклонения луча оптическим клином. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР №621958, кл. q 02 В 27/30, 1977 (прототип) ,