Автоколлиматор для измерения угловых перемещений объектав 11 т в

 

ОПЙСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 28.Х.1971 (№ 1709516/25-28) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 03.Х.1973. Бюллетень ¹ 39

Дата опубликования описания 15.IV.1974.Ч, Кл. G 01Ь 11/26

Гасударственный намитвт

Саввта Миниатрав СССР на делам изабретаний и OTKphlTHA

УДК 531.715.27(088.8) Авторы изобретения О. С. Бандуркина, О. С. Власенко, И. Е. Гринюк, И. М. Пасько, Д. Я. Пырлик, A. В. Спивак, С. С. Чернокнижникова и Е. Д. Шилигин

Заявитель

АВТОКОЛЛИМАТОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЬ!Х

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОЬЪЕКТА

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для непрерывного определения угловых перемещений объекта.

Известен автоколлим атор для измерения угловых перемещений объекта, содержащий объектив, анализирующую призму со светящейся фаской, расположенную за объективом, микрометрический винт, датчик угла поворота микрометрического винта, двигатель отработ- 10 ки и фотоприемники с электронным блоком.

Работа известного автоколлиматора основана на сравнении световых потоков на гранях анализирующей призмы с последующей выра- 15 боткой управляющего электрического сигнала, зависящего от разности этих световых потоков, для перемещения анализирующей призмы в фокальной плоскости объектива. Положение анализирующей призмы относительно 20 исходного является информацией об угловом перемещении объекта.

Однако при отслеживании анализирующей призмой углового перемещения объекта энергетические центры световых пятен, попадаю- 25 щих на фотоприемники, перемещаются, и вследствие неравномерности чувствительности фотоприемников по площади возникает ошибка в определении углового положения объекта. зо

Фон, появляющийся прн отражении пучка света, выходящего пз фаски анализирующей призмы, от поверхности компонентов объектива из-за перемещений анализирующей призмы различным образом распределяется в фокалы ой плоскости системы, что вызывает ошибки в определении углового положения объекта. Кроме того, применение подвижной анализирующей призмы требует точного согласования цены деления (шага микрометрического винта) анализирующего устройства с параметрами объектива — фокусшим расстоянием и т. д.

Точность определения углового положения объекта определяется отношением точности измерения линейного перемещения анализирующей призмы к фокусному расстояшпо объектива, что при заданном фокусном расстоянии требует применения дорогостоящих высокоточных механизмов измерения линейных перемещений.

Предлагаемый автоколлиматор отличается от известного тем, что с цель|о повышения точности измерения он снабжен тремя установленными перед объективом плоскопараллельными стеклянными пластинами, две из которых неподвижны и параллельны между собой, а третья расположена между ними с возможностью поворота относительно перпендикулярной плоскости измерения осн и кине399724 матически связана с датчиком угла поворота и двигателем отработки, и сильфоиами, торцы которых образованы неподвижными илаc тинами, а объем разделен поворотной пластиной на две части, заполняемые двух!5! Жидкостями с различными коэффициента;!и преломления, например, спиртом метиловым н этиловым.

На фиг. 1 изображена оптическая схема предлагаемого автоколлиматора; на фиг. 2— узел 1 «а фиг. 1.

Лвтокол 7иматор содержит 55сподни>кные стеклянные пластины 1 и 2, подвижну5о стеклянную пластину 3, датчик угла поворо — à подвижной пластины 4, дзигатель отработки 5, сильфоны 6 и 7, заполненные жидкость!о, обьектив 8, неподвижную анализиру сщую призму 9 со светя5цейся фаской, фотоприемншх!

10, 11 с электронным блоком !2 и измср:5емый объект 13.

Работает предлагаемый автоколлпматор следующим образом.

Световой поток, выходящий из фаскн нсl10движпой анализирующей призмы 9, про. одит через объектив 8, неподвижную стеклянную пластину 2, слОЙ жидкОсти с показателем преломления п, подвижную стекля"Illy..о пластину 3, слой жидкости с показателем преломлени5! и, неподвижную стекля! .ную пластину 1 и, отразившись от объекта 3, снова проходит через неподвижную пластину 1, слой жидкости с показателем пре7ох!.7енп5! и,, подвижную пластину 3, слой жидкости с показателем преломления п5, неподвижную пластипу 2, объектив 8 и собирается в фокальной плоскости последнего. В случае, если объект повернут на некоторый угол, то световые потоки, попадающие на разделительные грани анализирую5цсй призмы 9, а,,Iz ëèò, и на фоTOI7pHCì1!èêÈ 1Î 5! 1 1, Ilp Оудх р IIIIII>I, и Б электронном блоке 12 но;:н I Ic I си: Inl,7 рассогласования.

Уравнивание световых потоков, попадающих IIB фотоприемники, достигается в предлагаемом устройстве за счет создания двух жидкостных клиньев (!!ежду подвижной и неподвижными пластинами) путем поворота подвижной пласпгны 3. При этом, вс.зсдствие того, что верн5ины жидкосп5ых 5с7нньев направлены в противоположныс с5ороны, а коэффициенты преломле5гия жидкостей различны, создается результирующий «în Il÷åñêèé» клин, величина отклонения лучей которым во много раз меньше величины угла поворота

n„7астины 3. Дл5! нахождения завис! мости м(жду э! ими величинами рассмотрим 5(. ртеж (фиг. 2).

По закону преломления. в!па и, sIn 5 и!, откуда

sin ) = - - sin а; пр

3 = arcsin (— sin а х па

/И!

y = а - — arcsin — з1п а

Далее

SiIZ И, 1

Sill И, откуда п

sing = — sin"",, пВ где и„— показатель преломления воздуха

15 у = агсз1п — sin (а — arcsin (— - sin а

И, \, n

При малых углах (p и R, учи ывая, 5о

n,=1, имеем ср= — а (rz — nl) или

n5! — и!

Из последней формулы следует, что для отслеживания углового положения объекта, необходимо повернуть подвижную пластину на

1 угол в раз больший угла поворота об.ьИ вЂ” И! екта. Путем подбора жидкостей можно добиться значительной величины соотношения между угловым перемещением подвижной пластины и объекта.

Например, при использовании в качествс наполнителей спирта этилового (n,.=1,36) и спирта метилового (nl-— -1,33) получаем

35 а=- ; т, е. а=30у

0,03

Таким образом, в качестве датчика угла поворота 4 подвижной пластины 3 может

4, быль при55енсн грубь5й, и следова5е7ьно, ма ,7огабарип5ый и простой по конструкции 5!5т

1 чик, точность которого в раз ниже не

n,— n, обходимой точности измерения углового положенил объекта.

Предмет изобре re!I!I;I

Лвтоколлимазор д,. я изх5ерения угловых пс50 ремещений объекта, содержащий объектив, анализирующую приз.,5у со светящейся фаской, расположе5шую за объективом, датчик угла поворота, двигатель отработки и фотоприемники с электронным блоком, о т л и ч а55 ющий ся re.÷, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен тремя установленными перед объект«вом плоскопараллельными стеклянными пластинами, две из которых неподвижны и параллельны между собой, 60 а третья расположена между ними с возможностью поворота относительно перпендикулярной плоскости измерения оси и кинематически связана с датчиком угла поворота и двигателем отработки, и сильфонами, торцы

65 которых образованы неподвижными пластина

399724

Сосгавптель М. Лобзова

Редактор Т. Шагова

Техред Л. Богданова

Корректоры: А. Николаева и Л. Корогод

Заказ с49/2 Изд.."й 406 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Гасударственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5Ê-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 ми, а объем разделен поворотной пластиной на две части, заполняемые двумя жидкостями с различными коэффпнпентамп преломления, например, спиртом метиловым и этиловым.