Устройство для контроля оптической передаточной функции оптических систем

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля качества оптических систем, преимущественно длиннофокусных, путем определения оптической передаточной функции. Целью изобретения является повышение точности контроля. Излучение, прошедшее тест-объект 2 и объектив коллиматора 3, попадает на испытуемый объектив 4, в фокальной плоскости которого находится анализирующая щель 5 и фотоприемное устройство 6. Блок 10 управления позволяет исключить из результатов измерения влияние вибрации основания устройства и обеспечивает режим шагового движения тест-объекта 2, необходимого для юстировки устройства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 9 А1 (51)5 G 01 М 11/02

ОПИСАНИЕ. ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2)) 4454386/24-10 (22) 06.07.88 (46) 30.08.90. Бюл. Ф 32 (72) В.В,Галибин, А.М.Дубиновский, В.Л.Ерохов и А.И.Тарасенко (53) 535.8) 8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 415536, кл. G 01 М 11/02, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКБИИ ОПТИЧЕСКИХ

СИСТЕМ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь-, зовано для контроля качества оптических систем, преимущественно .длинно2

4окусных, путем определения оптиче— ской передаточной функции. Белью изобретения является повьппение точности контроля. Излучение, прошеднее тест-объект 2 и объектив коллиматора 3, попадает на испытуемый объектив 4, в.фокальной плоскости которого находится анализирующая щель

5 и фотоприемное устройство 6. Блок

10 управления позволяет исключить из результатов измерения влияние вибрации основания устройства и обеспечивает режим шагового движения тестобъекта 2, необходимого для юстиров. ки устройства. 1 s.ï.ô-лы, 3 ил.

1589099

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля качества оптических систем, преимущественно длинноФокусных, путем определения оптической передаточной Функции (ОПФ).

11елью изобретения является повы, шение точности контроля.

На фиг. 1, изображена общая схема устройства на фиг. 2 — схема блока управления, на фиг. 3 — - схема блока переключения.

Устройство состоит из коллимато,ра 1, в фокальной плоскости которого ,.установлен тест"объект 2, выполненный в виде кольцевого радиального растра. Излучение коллиматора 1, прошедшее тест;объект 2 и объектив кол" лиматора З.в виде параллельного пучка поступает на вход испытуемой оптической системы 4, в фокальной плоскости которой установлена анализирующая щелевая диафрагма 5. За диафрагмой 5 установлен приемник 6 излучения, к выходу которого подключены последовательно соединенные узкополосный электрический Фильтр 7 и отсчетное устройство 8.

Тест-объект 2 установлен на валу электродвигателя 9, вход которого соединен с выходом блока 10 управления

1 частотой вращения электродвигателя:.

На валу электродвигателя 9 установлен оптронный датчик 11. Входы блока 10 управления частотой вращения электродвигателя соединены с генератором 12 импульсов регулируемой частоты, с генератором 13 импульсов стабильной частоты, с.генератором 14 одиночных импульсов, с переключателем 15 режима работы, с переключателем 16 направления вращения и с переключателем 17 режима остановки.

Блок 10 управления частотой вращения двигателя содержит широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 18р являющийся выходом блока 10 управления, блок 19 переключения, выход которого подсоединен к входу ШИМ 18. К входам блока 19 переключения подключены источник 20 постоянного управляющего сигнала, переключатель 15 режима работы, переключатель 16 направления вращения, переключатель 17 режима остановки, а также частотный дискриминатор 21 который соединен с фа.—

15

55 зовым дискриминатором 22, с вспомогательным частотным детектором 23, с генератором 1 2 импульсов регулируеемой частоты и с оптронным датчиком

11. С переключающим устройством 19 соединены также импульсный дискрими" натор 24 и формирователь 25 истинного направления движения.

Импульсный дискриминатор 24 соединен с генератором 1 4 одиночных им,пульсов и оптронным датчиком 11, а формирователь 25 истинного направления движения — с выходом датчика 11.

Блок 19 переключения содержит реверсивный счетчик 26 импульсов, счетный вход которого соединен с выходом оптронного датчика 11. Вход счетчика для команды "Сложение-вычитание" соединен с выходом формирователя 25 истинного налравления вращения. Вход установки счетчика соединен с переключателем 17 режима остановки.

Кроме того, блок 19 переключения содержит мажоритарный элемент 27 име- ющий три входа: первый вход соединен с выходом счетчика реверсивного счетчика 26 импульсов, второй вход соединен с выходом переключателя. 17 режима остановки, а третий вход мажоритарного элемента соединен с его же выходом. Блок 19 переключения включает также инвертор 28, вход которого соединен с выходом переключателя 17 режима остановки, а выход соединен с одним из входом первого элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29. Выход элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ HJIP. 29 соединен с управляющим входом первого коммутатора

30, Коммутируемые входы первого коммутатора 30 соединены с источником

20 постоянного управляющего сигнала и с частотным дискриминатором 21. Выход первого коммутатора 30 соединен с одним из коммутируемых входов второго коммутатора 31. Другой вход второго коммутатора 31 соединен с выходом импульсного дискриминатора 24.

Управляка ий вход второго коммутатора 31 соединен с переключателем

15 режимов работы. Выход второго коммутатора 31 соединен с одним из входов ШИМ 18.

Блок 19 переключения содержит так" же элемент ИЛИ 32, один вход которого соединен с выходом мажоритарного элемента 27, а другой вход соединен переключателем 15 режимов работы.

5 !

Выход элемента 32 соединен с одним из входов ILHN 18. Кроме того, блок

l9 содержит второй элемент ИСКЛЮЧАЮlIKE ИПИ 33, входы которого соединены с выходом переключателя 16 направления вращения и с формироватепем 25 истинного направления вращения, а выход соединен с входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно, исходя из про- граммы испытаний оптической системы, рассчитывают необходимую частоту вращения диска 2, а следовательно, и вала двигателя 9, Например, если узкополосный фильтр 7 имеет резонансную частоту 1000 Гц и тест-объект 2 имеет растр с общим числом штрихов

1000, то частота вращения тест-объекта 2 должна быть равна 1 об/с. Соответственно этому генератор 13 импульсов стабильной частоты настраивают на частоту, равную резонансной частоте фильтра 7. Если растр оптронного датчика 11 имеет 10000 штрихов на окружность, то при найденной частоте вращения вала электродвигателя

9 в 1 об/с генератор 12 импульсов регулируемой частоты должен быть настроен на частоту следования импульсов 10000 Гц °

Также предварительно оператор устанавливает требуемый режим работы путем соответствующей установки переключателей режима работы 15 и направления вращения 16.

После выполнения указанных действий оператор переводит переключатель

17 режима остановки из положения

"Стоп" в положение "Вкл.". При этом начинается работа установки и происходит измерение ОПФ.

89099 в нужном направлении и с заданной частотой.

Электродвигатель 9 приводит во

5 врашение тест-объект 2. При этом происходит модуляция пучка излучения

Импульсы с генератора 12 управляемой частоты и сигнал с оптронного атчика 11 поступают на частотный детектор 21, где производится сравнение двух сигналов и результат в виде электрического сигнала поступает на вход ШИМ 18. вспомогательный частотный детектор 23 устанав.ливает оптимальный коэффициент усиления системы применительно к данной частоте вращения электродвигателя 9.

Сигнал с ШИ11 подается на электродвигатель 9, в результате чего электродвигатель 9 приходит во вращение коллиматора 1, и, следовательно, поток излучения, прошедший объективы коллиматора 3 и испьп уемой система

10 4, а также анализирующую диафрагму

5 и поступающий на вход приемника 6 излучения, изменяется во времени.

После линейного преобразования модулированного излучения в прием15 нике 6 излучения в электрический сигнал он поступает на вход узкополосного фильтра 7, где из него выделяется основная гармоническая частота модуляции, которая затем регистрируется

20 .отсчетным прибором 8.

С выхода фильтра 7 сигнал поступает также и на фазовый дискриминатор 22, где происходит сравнение по фазе с импульсами, генерируемыми генератором 13 импульсов стабильной частоты. Фазовый дискриминатор 22 выявляет временное расхождение выходных импульсов фильтра 7 и генератора

13 импульсов стабильной частоты и выдает сигнал, пропорциональный по величине и знаку фазовому сдвигу между указанными импульсами, при одновременном приходе импульсов на входы фазового дискриминатора 22 он

35 выдает нулевой сигнал.

Из-за наличия вибраций основания приемная часть стенда, включающая анализирующую диафрагму 5 и приемник 6 излучения, перемещается отно40 сительно излучающей части, вследствие этих колебаний мгновенная фаза, а следовательно, и мгновенная частота сигнала, поступающего с выхода приемника 6 излучения на узкополосный

45 Фильтр 7, непрерывно изменяется пропорционально закону. вибрации.

При изменении фазы импульсов на выходе приемника излучения вследствие вибрационных колебаний зти изменения

50 регистрируются фазовым дискриминатором 22, который и вырабатывает соответствующий сигнал, Этот сигнал, как управляющий, подается на частотный дискриминатор 21, вследствие чего про55 исходит изменение мгновенной частоты вращения электродвигателя 9, причем таким образом, чтобы мгновенная скорость перемещения иэображения растра по анализирующей диафрагме остава1 589099 лась постоянной и равной тому значению, что и при отсутстгии вибраций..

Частота модуляции сигнала на выходе приемника излучения остается постояк5 ной и равной начальному значению„Таким образом, благодаря компенсации вибраций основания исключается дополнительная погрешность измерения.

Режим шагового движения диска ну" жен для юстировки стенда и его зада" чей является фиксация диска в любом произволь ном угловом положении. Работа устройства в этом режиме происходит следующим образом. Чтобы оста-15 новить тест-объект 2 в заданном положении, первоначально уменьшают частоту вращения электродвигателя 9 путем уменьшения частоты генератора 12 до некоторого минимального значения, при-20 мерно 0,1 от номинальной частоты вращения. Далее переводят переключатель 17 режима остновки в положение

"Стоп", При этом электродвигатель 9 переходит. в режим торможения, останов 25 электродвигателя 9 произойдет в положении, которое находится за требуемым положением. Приведение двигателя в требуемое положение производится с помощью позиционной системы, рабо- 30 та которой основана на использовании оптронного датчика в качестве датчика обратной связи.

По команде "Стоп", поступающей от переключателя 17 режима остановки,, запускается реверсивный счетчик 26 импульсов, на тактовый вход которого поступает сигнал с выхода оптронного датчика 11,- а ка вход "Сложение-вычитание" поступает информация об истин- 10 ном направлении вращения двигателя от формирователя 25 истинного направления вращения.

Команда,"Стоп" поступает также и на вход инвертора 28, выходной сигнал 45 которого подается ка один из входов элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29. На другой вход элемента 29 поступает сигнал с выхода элемента ИСКЛ1ОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 33.

При этом на выходе элемента 33 может иметься логический "О" ." истинное направление вращения совпадает с требуемам, в противном случае на выходе элемента 33 имеется логическая "1".

Выходной сигнал второго элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 33, поступая на пер55 вый коммутатор 30 через первый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. 29, отключает от ЙЖ4 18 частотный дискриминатор 21 и вместо него подключает источник

20 управляющего сигнала. Полярность этого сигнала такова, что двигатель

9 реверсируется, при этом он первоначально переходит в режим торможения, далее останавливается, а эатем начинает вращаться в обратном направлении. Вследствие изменения направления вращения двигателя изменяется сигнал на выходе второго элег мента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 33 и через первый элемент ИСКЛЮЧАЮ1ГЕЕ ИЛИ 29 с помощью первого коммутатора 30 снова подключается частотный дискриминатор

21 к ШИМ 18, Кроме того, меняется сигнал, поступающий на вход "Сложение-вычитание" реверсивного счетчика

2б. Когда реверсивный счетчик 26 обнуляется, с его выхода подается команда на мажоритарный элемент 27, с выхода которого комгнда подается на элемент ИЛИ 32, откуда сигнал подается на вход ШИМ 18 и блокирует его, так что электродвигатель 9 останавливается.

Для работы устройства в пошаговом режиме переключатель 15 режимов работы переводится в положение "Шаг".

При этом команда от переключателя 15 режимов работы поступает на второй коммутатор 31, который подключает импульсный дискриминатор 24 к ШИМ 18.

Команда ст переключателя 15 режимов работы поступает также на элемент

ИЛИ 32, который разблокировывает выход ШИМ 1 8, вследствие чего выход

ШИМ соединяется с электродвигателем

9. При подаче от генератора 14 одиночных импульсов на импульсный дискриминатор 24 последний вырабатывает напряжение, поступающее на электродвигатель 9 и обеспечивающее его вращение в таком направлении, которое соответствует положению переключателя 1б направления вращения. В таком ,режиме цепь управления двигателем представляет.зацкнутую позиционную систему управпения, в которой измерение рассогласования производится импульсным дискриминатором 24, сигнал задавания поступает от генератора 14 одиночных импульсов, а оптронный датчик 11 является позиционным датчиком обратной связи.

На первый вход импульсного дискриминатора 24 поступают импульсы оптронного датчика 11, На второй вход импульсного дискриминатора 24 по1 589099 даются сигналы от генератора 14 одиночных импульсов. На другие входы дискриминатора 24 поступают сигналы, с формирователя 25 истинного направ5 пения вращения, а также с переключа-. теля 16 направления вращения. Выходной сигнал импульсного дискриминатора

24 подается в канал управления электродвигателем 9, который, поворачи- 10 ваясь, отрабатывает заданное число импульсов на генераторе 14 одиночных импульсов.

Таким образом, можно установить вал двигателя в любое положение с 15 точностью, равной угловому шагу оптронного датчика. Формула из обретения

1. Устройство для контроля оптической передаточной функции оптических систем, преимущественно для длиннофокусных, содержащее коллиматор, в фокальной плоскости которого установ- 25 лен тест-объект, выполненный в виде кольцевого радиального растра, нанесенного на вращающийся диск, который установлен на валу электродвигателя, .оптронный датчик, также установлен- 30 ный на валу электродвигателя, блок управления частотой вращения двигателя, содержащий частотный дискримина-. тор и широтно-импульсный модулятор, генератор импульсов регулируемой час- З5 тоты, анализирующую диафрагму, установленную в фокальной плоскости испытуемой оптической системы, приемник излучения, узкополосный электрический фильтр и отсчетное устройство, о т — 40 лич ающееся тем,что, сцелью повышения точности контроля, в устройство введены генератор импульсов стабильной частоты, генератор одиночных импульсов, переключатель 45 режимов работы, переключатель направления вращения, переключатель режима остановки, а в блок управления введен блок переключения, источник постоянного управляющего сигнала, Фазовый дискриминатор, вспомогательный частотный дискриминатор, импульсный дискриминатор, формирователь истинного направления вращения, при этом выходы переключателя режимов работы, переключателя направления вращения, переключателя режимов остановки, источника постоянного управляющего сигнала и частотного дискриминатора подклю, чены к входам переключающего устройства, а выход переключающего устройства через широтно-импульсный модулятор соединен с входом двигателя, один из входов частотного дискриминатора соединен с выходом генератора регулируемой частоты, второй вход частотного дискриминатора соединен с выходом оптронного датчика, третий вход частотного дискриминатора соединен с выходом вспомогательного частотного дискриминатора, вход которого соединен с выходом генератора регулируемой частоты, четвертый вход частотного дискриминатора соединен с выходом фазового дискриминатора, один из входов фазового дискриминатора соединен с выходом генератора стабильной частоты, а другой его вход соединен с выходом узкополосного электрического фильтра, один из входов импульсного дискриминатора соединен с выходом генератора одиночных импульсов, а его другой вход соединен с выходом оптронного датчика, третий его вход соединен с выходом формирователя истинного направления вращения, а четвертый его вход соединен с переключателем направления вращения; вход формирователя истинного направления вращения соединен с выходом оптронного датчика.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что переключающее устройство содержит реверсивный счетчик, мажоритарный элемент, инвертор, элемент ИЛИ, два элемента ИСКЛЮЧАЮШЕЕ ИПИ, два коммутатора, при этом счетный вход реверсивного счетчика соединен с выходом оптронного датчика, вход реверсивного счетчика, "Сложение-вычитание" соединен с выходом формирователя.истинного направления вращения, а установочный вход соединен с переключателем режима остановки,первый вход мажоритарного элемента соединен с выходом реверсивного счетчика,его второй вход соединен с выходом переключателя режима остановки, третий вход соединен с его же выходом, а выход мажоритарного элемента соединен с входом элемента ИЛИ, второй вход элемента ИЛИ соединен с переключателем режимов работы, выход которого соеди- нен с одним из входом широтно-импульсного модулятора, вход инвертора соединен с выходом переключателя режима остановки, а выход инвертора соединен с.одним из входов первого элемен1589099

Составитель А. Тулубенский

Редактор E. Копча Техред Л.Сердюкова Корректор M.Максимишинец

3\%В «,у

Заказ 2533 Тираж 438 Подписное

Р ЧЙЙИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

ПрОйзаодственно-издательский комбинат Патент, r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101 та ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора, первый сигнальный вход этого коммутатора соединен с выходом частотного дискриминатора, а второй сигнальный вход соединен с выходом источника постоянного управляющего сигнала, выход первого коммутатора соединен с первым сигнальным входом вто-IO рого коммутатора, а второй сигнальный вход вторoro коммутатора соединен с выходом импульсного дискриминатора,, выход второго коммутатора соединен- с входом широтно-импуль сного модулятора, а управляющий вход второго коммутатора соединен с переключателем режимов работы, второй вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с выходом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, один из входов второго элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с переключателем направления вращения, а другой вход — с выходом формирователя истинного направления вращения.