Оптико-электронное устройство для пространственного позиционирования объекта

 

Изобретение позволяет контролировать пространственное положение объекта в мелиоративном строительстве и робототехнике. Цель изобретения - упрощение устройства за счет исключения необходимости подвода питающих напряжений к подвижной части устройства, предназначенной для скрепления с позиционируемым объектом. Формируют два параллельных линейно поляризованных пучка излучения с частотами fi и fa с помощью двух источников измерения 1, 2, питаемых генератором 3 электрических колебаний, и двух взаимно перпендикулярно ориентированных линейных поляризаторов 4, 5, каждый из которых установлен по ходу излучения одного из источников . Пространственно совмещают пучки светоделителем 6 и первым объективом , направляют их на зеркально-линзовый отражатель 11, предназначенный для скрепления с контролируемым объектом. Анализатором 9, выполненным из двух симметричных частей в виде двух поляроидных пленок на зеркале 10, расположенном в фокальной плоскости объектива 8 зеркальнолинзового отражателя 11, пространственно разделяют отраженные от ЗЛО пучки на два, формируя равносигнальную зону между световозвращенными пучками. Принимают световозвращенные пучКи с частотами fi и fo излучения объективом 7, который строит изображение обоих пучков на фотоприемнике 13. Усиленный фотосигнал поступает в блок обработки 14, в котором по разности величины сигналов от двух источников излучения судят о пространственном положении объекта. 1 ил. « (Л IND со о N3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц 4 G 01 В 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOlVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3793276/24-28 (22) 25.09.84 (46) 15.02.87. Бюл. № 6 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики и Уральский политехнический институт им. С. М. Кирова (72) Ю. А. Губин, В. А. Новиков, Э. Д. Панков и А. Н. Тимофеев (53) 531.7:531.14 (088.8) (56) Информационный листок о научно-техническом достижении № 83 — 238. Ленинградский межотраслевой территориальный центр

НТИ и пропаганды. 1983. (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение позволяет контролировать пространственное положение объекта в мелиоративном строительстве и робототехнике.

Цель изобретения — упрощение устройства за счет исключения необходимости подвода питающих напряжений к подвижной части устройства, предназначенной для скрепления с позиционируемым объектом. Формируют два параллельных линейно поляризованных пучка излучения с частотами.Я0„» 1290062 А1 и f2 с помощью двух источников измерения 1, 2, питаемых генератором 3 электрических колебаний, и двух взаимно перпендикулярно ориентированных линейных поляризаторов 4, 5, каждый из которых установлен по ходу излучения одного из источников. Пространственно совмещают пучки светоделителем 6 и первым объективом, направляют их на зеркально-линзовый отражатель 11, предназначенный для скрепления с контролируемым объектом. Анализатором 9, выполненным из двух симметричных частей в виде двух поляроидных пленок на зеркале 10, расположенном в фокальной плоскости объектива 8 зеркальнолинзового отражателя 11, пространственно разделяют отраженные от ЗЛО пучки на два, формируя равносигнальную зону между световозвращенными пучками. Принимают световозвращенные пучки с частотами f> и f излучения объективом 7, который строит изображение обоих пучков на фотоприемнике

13. Усиленный фотосигнал поступает в блок обработки 14, в котором по разности величины сигналов от двух источников излучения судят о пространственном положении объекта. i ил.

1290062

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле пространственного положения объекта в мелиоративном строительстве и робототехнике.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет исключения необходимости подвода питающих напряжений к подвижной части устройства, предназначенной для скрепления с позиционируемым объектом. 10

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит два источника излучения 1 и 2, генератор 3 электрических сигналов, линейные поляризаторы 4 и 5, светоделитель 6, первый 7 и второй 8 объективы, в фокальной плоскости объектива 8 установлен анализатор 9 и зеркало 10, образующие с объективом зеркально-линзовый отражатель 11. Кроме того, устройство содержит второй светоделитель 12, фотоприемник 13, расположенный в фокальной плоскости первого объектива 7, и блок

14 обработки электрических сигналов с фотоприемника. Граница раздела двух частей анализатора 9 проходит через оптическую ось устройства. Источники излучения 1 и 2 25 расположены ортогонально между собой и установлены в фокальной плоскости объектива 7. Зеркально-линзовый отражатель 11 предназначен для скрепления с позиционируемым объектом. Анализатор 9 выполнен из двух симметричных частей линейных поляризаторов, например поляроидных пленок.

Каждая часть анализатора ориентирована таким образом, что плоскость пропускания ее совпадает с плоскостью пропускания одного из линейных поляризаторов 4 и 5.

Устройство работает следующим образом.

Излучение источника 1 с частотой и источника 2 с частотой f2, формируемое генератором 3 электрических колебаний, направляют на один из поляризаторов 4 и 5 соответственно. Пройдя их, излучение от каж- 40 дого источника преобразуется в линейнополяризованное. Поскольку оси пропускания поляризаторов ориентированы ортогонально между собой, прошедшие их пучки оказываются поляризованными во взаимно перпендикулярных направлениях. Соединяют 45 прошедшие пучки с помощью светоделителя 6, формируют объективом 7 излучение от обоих источников в параллельные пучки, которые посылают на зеркально-линзовый отражатель 1. Вторым объективом 8 оба пучка фокусируются в его фокальную плоскость. Пройдя через одну из частей анализатора 9, каждый из двух пучков излучения отражается от зеркала 10 и возвращается в объектив 8. Через каждую часть анализатора 9 проходит только излучение, вектор колебаний которых совпадает с осью пропускания данной части анализатора.

Так как излучение обоих источников поляризовано во взаимно перпендикулярных плс,костях, каждая часть анализатора пропускает излучение только одного из источников, в результате чего на выходе объектива 8 образуется оптическая равносигнальная зона с различной частотой модуляции (информационной окраской). Световозвращенное излучение направляют в объектив 7, который строит изображение обоих отраженных пучков после светоделителя 12 на фотоприемнике 13. Усиленный фотосигнал поступает в блок обработки 14, в котором по разности сигналов от двух источников излучения 1 и 2 с f и f2 судят о пространственном положении объекта.

Если центр объектива 8 зеркально-линзового отражателя 11 расположен на оптической оси объектива и его оптическая ось совпадает с этой осью, то изображения излучателей I и 2 занимают симметричное положение относительно границы соприкосновения частей анализатора 9.

В этом случае поток излучения, прошедший через одну половину анализатора 9, равен потоку, прошедшему через вторую половину анализатора 9. Следовательно, оптический сигнал, пришедший от зеркальнолинзового отражателя на объектив 7 от излучателя 1, равен сигналу от излучателя

2. Фотоприемник 13 преобразует оптические сигналы в электрические и в этом случае наблюдается равенство электрических сигналов разных частот f и f2 В блоке 14 обработки информационного сигнала с амплитудно-частотного детектора снимается сигнал, равный нулю, что указывает на согласованное положение объекта контроля.

При смещении объекта с зеркально-линзовым отражателем 11 нарушается симметрия пучков, принимаемых объективом 7, в результате чего в блок 14 обработки с фотоприемника поступают сигналы частот f и f2 с разной амплитудой. По величине разности сигналов судят о величине смещения объекта, а по увеличению сигнала той или другой частоты — о направлении смещения.

Формула изобретения

Оптико-электронное устройство для пространственного позиционирования объекта, содержащее два источника излучения, светоделитель, объектив, в фокальной плоскости которого установлены источники излучения, второй объектив, предназначенный для скрепления с позиционируемым объектом, фотоприемник, генератор электрических сигналов, соединенный с обоими источниками излучения, и блок обработки сигналов, соединенный с фотоприемником, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено двумя линейными поляриза1290062

Составитель Н. Солоухин

Редактор Т.Митейко Техред И. Верес Корректор Е. Рошко

Заказ 7887/34 Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, УК вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 торами, зеркалом, анализатором и вторым светоделителем, каждый из поляризаторов установлен между одним из излучателей и светоделителем, соответственно, и один по отношению к другому ориентирован таким образом, что их оси пропускания перпендикулярны друг другу, зеркало установлено в фокальной плоскости второго объектива, анализатор скреплен с зеркалом и выполнен из двух частей, соединенных между собой таким образом, что ось пропускания каждой части параллельна одному из линейных поляризаторов соответственно, второй светоделитель установлен между первым объективом и первым светоделителем, а фотоприемник установлен в фокальной плоскости первого объектива, по направлению излучения отраженного от второго светоделителя.