Устройство для измерения углового отклонения объекта

 

Устройство предназначено для измерения угловых разворотов объекта вокруг одной из коллимационных осей. Целью изобретения является повьшение надежности измерения за счет устранения влияния нестабильности яркости информационного пучка на измеряемый параметр. Источником излучения, имеющим непрерывный спектр изл чения по одной из координат, освещают квадратную марку коллиматора, сформированный коллиматором пучок направляют в оптическую систему, скрепленную с контролируемым объектом. Объективом приемной оптической системы фокусируют пучок излучения. Б фокальной .плоскости располагают щелевую диаграмму , которая выделяет из непрерывного спектра излучения узкий спектральный участок л Л . Коллимируют излучение , прошедшее щелевую диафрагму, и направляют его в двулучевой интерферометр Майкельсона, перемещают одно из его концевых зеркал с постоянной скоростью, обеспечивая равномерное перемещение J нтepфepeнциoннoй картины на входе фотоприемника, проебразуют перемещающуюся интерференционную картину в электрический сигнал синусоидальной формы, усиливают его и с помощью частотомера определяют (Л частоту электрического сигнала, по которой судят о величине углового С разворота объекта вокруг ощЯэй из координат . В устройстве информация об угловом перемещении объекта связана с изменением спектра на входе в двулучевой интерферометр Майкельсона и преобразованием переменной картины на выходе интерферометра в электрический сигнал переменной частоты. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ соцИАлистичесних

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11)

1 11 4 6 01 В 11/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, :

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ3 (21) 3929570/24-28 (22) 12.07.85 (46) 15.11.86. Еюл. У 42

<71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени институт точной механики и оптики (72) Э.Д.Панков и Г.В.Бреенков (53) 531.7 1Г088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 565208, кл. C 01 В 11/26, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВО

ГО ОТКЛОНЕНИЯ ОБЪЕКТА (57) Устройство предназначено для измерения угловых разворотов объекта вокруг одной из коллимационных осей.

Целью изобретения является повышение надежности измерения за счет устранения влияния нестабильности яркости информационного пучка на и меряемый параметр. Источником излучения, имеющим непрерывный спектр излучения по одной иэ координат, освещают квадратную марку коллиматора, сформированный коллиматором пучок направляют в оптическую систему, скрепленную с контролируемым объектом. Объективом приемной оптической системы фокусируют пучок излучения. В фокальной .плоскости располагают щелевую диаграмму, которая выделяет иэ непрерывного спектра излучения узкий спектральный участок д . Коллимируют излучение, прошедшее щелевую диафрагму, и направляют его в двулучевой интерферометр Майкельсона, перемещают одно из его концевых зеркал с постоянной скоростью, обеспечивая равномерное перемещение интерференционной картины на входе фотоприемника, проебразуют перемещающуюся интерференционную картину в электрический сигнал синусоидальной формы, усиливают его и с помощью частотомера определяют частоту электрического сигнала, по которой судят о величине углового разворота объекта вокруг одМЬй из координат. В устройстве информация об угловом перемещении объекта связана с изменением спектра на входе в двулучевой интерферометр Майкельсона и преобразованием переменной картины на выходе интерферометра в электрический сигнал переменной частоты.

1 ил.

1270560

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для измерения угловых отклонений объекта в машиностроении

И судостроении.

Цель изобретения — повышение надежности измерения путем устранения влияния пространственной нестабильности яркости информационного пучка на величину измеряемого угла.

На чертеже показана схема устройства.

Устройство содержит источник излучения (не показан), коллиматор 1, включающий марку 2 и объектив 3, объектив 4, щелевую диафрагму 5, второй объектив 6, двулучевой интерферометр Майкельсона, включающий светоделительный элемент 7 и два концевых зеркала 8 и 9, конденсор 10, фотоприемник 11, усилитель 12, частотомер 13 и основание (не показано)„

Коллиматор установлен йа основании, а объектив 4, щелевая диафрагма 5, второй объектив 6, интерферометр Майкельсона, конденсатор 10 и фотоприемник 11 расположены на объекте контроля (не показан) и конструктивно связаны с ним. Спектр излучения источника пространственно изменяется вдоль одной иэ координат, параллельно которой расположены две стороны прямоугольной марки,2. Щелевая диафрагма

5 установлена в фокальной плоскости объективов 4 и 6 и ориентирована щелью перпендикулярно направлению спектра источника излучения. ,Одно из зеркал интерферометра

Майкельсона имеет возможность. возвратно-поступательного перемещения.

Устройство работает следующим образом.

Источник излучения излучает световой пучок с пространственно изменяющимся спектром излучения вдоль оцной из координат, например вдоль оси Х.

Световой пучок, пройдя марку 2 и объектив 3, выходит из него сформированным в параллальный пучок. Сформированный пучок направляют в объектив

4, скрепленный с объектом контроля (не показан) .

Объектив 4 фокусирует излучение на щелевой диафрагме 5, вырезающей из пространственно изменяющегося спектра, сфокусированного.на ней узкую спектральную линик h h Часть излучения, прошедшая щелевую диафрагму

Изменение длины волны излучения на входе интерферометра приводит к изменению периода прохождения интер45 ференционной картины оси устройства на входе фотоприемника II при перемещении концевого зеркала 9 с постоянной скоростью и, как следствие с этого, на выходе фотоприемника 11 происходит изменение частоты электрическо50. го сигнала .(f) . Частота сигнала изменяется пропорционально произведению скорости перемещения (7) концевого зеркала 9 интерферометра на длину волны д g прошедшую щелевую диафрагму 5. Изменение частоты электрического сигнала контролируют частотомером

13. По изменению частоты сигнала судят об угловом развороте объекта.

5 10

5, вторым объективом 6 вновь коллимируют и направляют в интерферометр

Майкельсона, Одно из зеркал интерферометра, например зеркало 9, перемещается вдоль направления потока излучения с постоянной скоростью относительно нулевого положения. В результате этого на выходе интерферометра интерференционная картина перемещается относительно оптической оси устройства. Результирующий пучок излучения, вышедший из интерферометра, фокусируют конденсатором 10 на фотоприемнике 11, кото.— .. рый осуществляет преобразование монохроматической яркости Р результирующего пучка в электрический сигнал синусоидальной формы íà его выходе.

Выходной электрический сигнал усиливают в усилителе 12 и частоту его (f) измеряют с помощью частотомера

13. При угловых разворотах контролируемого объекта, например, soxpvr вертикальной оси (У), происходит на-, клон оптической системы, расположенной на контролируемом объекте, по отношению к пучку, сформированному коллиматором 1, пространственное положение которого остается неизменным.

При наклоне объектива 4 спектр от источника излучения (не.показан) перемещается в его фокальной плоскости, в результате чего через отверстие щелевой диафрагмы 5 при наклоне объекта проходят различные спектральные участки.

При изменении углового положения на величину, равную hp спектр излучения после щелевого диафрагмы 5 изменяется на величину, равную a9 .

1270560

Составитель Н. Солоухин

Редактор Л. Пчелинская Техред Л.Сердюкова Корректор М. Шароши

Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6230(41

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 о

Диапазон измеряемых углов в устройстве определяется линейными размерами марки 2 и фокусным расстоянием коллиматора 1, его чувствительность к угловым разворотам связана с шириной спектра излучения и выделяется щелевой диафрагмой 5.

Изменение интенсивности информационного пучка, обусловленное различными факторами, не приводит к появле-10 нию погрешности в определение углового разворота объекта, что способствует повышению надежности измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения углового отклонения объекта, содержащее источник излучения, коллиматор, выполнен ный из марки и объектива, объектив и фотоприемник, предназначенные для Zg скрепления с объектом, и основание, на котором установлен коллиматор, марка расположена в фокальной плос1 кости объектива коллиматора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью по-д5 вышения надежности измерения, оно снабжено щелевой диафрагмой установленной в фокальной плоскости объекти.ва, вторым объективом, двулучевым ин-; терферометром Майкельсона, включающим два концевых зеркала конденсором и частотомером, марка выполнена квадратной формы, а источник излучения выполнен с пространственно изменяющимся спектром излучения, второй объектив, двулучевой интерферометр и конденсор установлены последовательно по направлению излучения между щелевой диафрагмой и фотоприемником, частотомер электрически соединен с фотопри.емником, одно из концевых зеркал ин,терферометра Майкельсона установлено с воэможностью возвратно-поступатель-. ного перемещения вдоль потока излучения, второй объектив расположен таким образом, что его фокальная плос кость совмещена с щелевой диафрагмой, ориентированной своей щелью перпендикулярно направлению изменения спектра источника излучения.