Фотоэлектрический автоколлиматор

 

(ii) 706694. . .н. t Ь, .:! f, ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Зая влено 11.07,78 (21) 2642689/25-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (51) М. Кд. -"

6 01 В 11/26

Гооударотвеииый комитет

СССР

M делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.12 79 Бюллетень ¹ 48

Дата опубликования описания 30 12 79 (53) УДК 531.885, 5 (088.8) (72) Авторы изобретения

Д. П. Лукьянов, А. В. Мочалов и Ю. В. Филатов ь

Ленинграцский ордена Ленина электротехнический институт им, В, И. Ульянова (Ленина) (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АВТОКОЛЛИМАТОР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для утловых измерений в оптическом производстве, прецизионном машиностроении, геодезии и т.п, Известны фотоэлектрические автоколлима5 торы, содержащие модуляторы различных типов (1).

Недостатком этих устройств является ограниченность их применения для измерений в динамике, так как период частоты модуляции должен быть много меньше длительности импульса на выходе фотоприемника, которая определяется скоростью вращения объекта, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является фотоэлектрический автоколлиматор, содержа. щий оптически связанные источник света, объек тив, светоделитель, фотоприемник и две идентичные маски, расположенные в фокальных плоскостях объектива, одна — между источником света и светоделителем, а другая — между светоделителем и фотоприемником (2l

Недостаток известного устройства заключается в невысокой точности измерений, так как при уменьшении размеров щели в маске световой сигнал становится трудно различимым на фоне шумов.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Эта цель достигается тем, что маски выполнены в виде совокупности элементов, области прозрачности которых образуют псевдошумовук. последовательность.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого автоколлиматора; на фиг. 2— график характера распределения областей прозрачности по площади масок; на фиг, 3 — вид автокорреляционных функций для масок предложенной конфигурации и щелевых масок.

Устройство содержит источник 1 света, согласующую оптику †.конденсоры 2 и 3, амплитудные маски 4 и 5, объектив 6, светоделитель 7, фотоприемник 8. Элементом псевдошумовой последовательности в масках 4 и 5 является квадратное отверстие со стороной r„ (ом. фиг. 2).

Устройство работает следующим образом.

706694

Фиг.7

Световой поток от источника 1, пройдя через конденсор 2, освещает маску 4, расположенную в фокальной плоскости объектива 6, и после светоделителя 7 параллельным пучком падает на отражающую поверхность 9 контролируемого объекта.

Отразившись от поверхности 9, световой пучок возвращается в объектив 6 и падает на вторую маску 5, воспроизводя на ее поверхности изображение маски 4. После прохождения через маску 5 свет собирается конденсором 3 на чувствительную площадку (катод) фотоприемника 8.

Если поверхность 9 наклонена под углом а

1 к главной оптической оси автоколлиматора, то изображение маски 4 оказывается смещенным относительно маски 5 на величину a=F tg2a, где F — фокусное расстояние объектива.

Результирующее поле световой волны на катоде фотоприемника 8 можно найти в виде произ-. ведения коэффициентов пропускания каждой маски 4, 5 на поле исходной световой волны

Е= Еоt (x — a y) tö (x,y)r (1) где Е, — амплитуда световой волны; г . — коэффициент отражения поверхности 9;

t, (х — а,у) — коэффициент пропускания маски 4;

t, (х, у) . — коэффициент пропускания маски 5, Выражение (1) составляет основу для вычисления автокорреляционной функции, значения которой в характерных точках, соответствующих взаимному сдвигу масок 4 и 5 на величину nrn, составляют

К(1т С 1,0 ) = 1 .Ь4Фi5 1 (g) а пои отсутствии пространственного сдвига

R(0,0) = 0,5. 40

Вид автокорреляционной функции представлен на фиг. 3. кривой В. Кривой С гам же показана для сравнения автокорреляционная функция для масок,, на которых. нанесено по одной щели, Как видно из кривой В, автокорреляционная функция предлагаемого устройства характеризуется резким спадением своей величины при смещении масок 4 и 5 от исходного положения. Величина пика автокорреляционной функции соответствует эквивалентной ширине щели, равной сумме всех участков прозрачности псевдошумовой последовательности, а ширина пика соответствует ширине одного элемента. Таким образоМ, отношение сигнал/шум и соответственно точность автоколлиматора могут быть увеличены в число раз, пропорциональное числу элементов псевдошумовой последовательности.

Формула изобретения

Фотоэлектрический автоколлиматор, содержащий оптически связанные источник света, объектив, светоделитель, фотоприемник и две идентичные маски, расположенные в фокальных плоскостях объектива, одна — между источником света и светоделителем, а другая — между светоделителем и фотоприемником, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, маски выполнены в виде совокупности элементов, области прозрачности которых образуют псевдошумовую последовательность.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Голубовский Ю. М. Фотоэлектрические автоколлиматоры,ОМП, N 5, 1970.

2. 1укайго М. Я, Автоколлимация. М., Машгиз, 1963, с. 81 (прототип) .

706694 фиг.3

Составитель С. Грачев

t t."ïàKòîð О. 10ркова Техред О.Андрейко

Корректор Е. Лукач

:Заказ 8205/34 Тираж 845 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4