Способ контроля углового положения объектов

 

Изобретение относится к ИК-оптическому приборостроению, и может использоваться в машиностроении, строительстве, астрономии и других областях науки и техники для контроля пространственного положения и ориентации объектов, сооружений, конструкций, оптико-электронных следящих систем как для непрерывного, так и дискретного определения угла. Цель изобретения - расширение спектрального и углового диапазона измерений. ИК-оптическое устройство контроля углового положения объектов, реализующее способ, содержит излучатель, приемник излучения, элементы формирования светового луча, систему регистрации и обработки информации . Новым в устройстве является введение двух инфракрасных контрастных узкополосных светофильтров с близкими параметрами , один из которых установлен на контролируемом объекте под углом 0-70° к оптической оси системы,« а измеряемый угол определяют по величине интегрального пропускания обоих светофильтров одновременно . 1 ил. в Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э G 01 В 11/26

ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ1":,::

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4744879/28 (22) 03.10.89 (46) 07.12.92. Бюл, hh 45 (71) Специальное конструкторское бюро средств аналитической техники (72) В.В.Беца (56) "Высокоточные угловые измерения".

Под ред. 1О.ГЯкушенкова, M., Машиностроение, 1987, с.38-40.

Там же, с.330-334.

1 (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к ИК-оптическому приборостроению, и может использоваться в машиностроении, строительстве, астрономии и других областях науки и техники для контроля пространственного положения и ориентации объектов, сооружений, Изобретение относится к оптическому приборостроению и может использоваться в машиностроении, строительстве, астроно. мии и др. отраслях науки и техники как для непрерывного, так и дискретного определения угла между заданными осями и направлениями на объект.

Известен интерференционный способ углоиэмерений путем визуальной фиксации интерференционной картины, зависящей от разности хода двух интерферируемых пучков света. Разность хода лучей появляется при возникновении угла падения у одного иэ пучков света на контролируемый объект.

Угловое положение объекта определяют по величине разности хода двух интерфериру, Ы,, 1779915 А1 конструкций, оптико-электронных следящих систем как для непрерывного, так и дискретного определения угла. Цель изобретения — расширение спектрального и углового диапазона измерений. ИК-оптическое устройство контроля углового положения объектов, реализующее способ, содержит излучатель, приемник излучения, элементы формирования светового луча, систему регистрации и обработки информации. Новым в устройстве является введение двух инфракрасных контрастных узкополосных светофильтров с близкими параметрами, один из которых установлен на контролируемом объекте под углом 0-70 к оптической оси системы, I а измеряемый угол определяют по величине интегрального пропускания обоих светофильтров одновременно. 1 ил. емых пучков света или по величине смещения интерференционных полос в фиксируемой интерференционной картине.

Известны оптические устройства, предназначенные для визуального измерения уг- лов, например угломеры с призмой Кестера, коллиматоры. Спектральная область рабочих длин волн таких устройств находится в интервале 0,4-1,2 мкм (в основном, видимая). Диапазон углоизмерений 10-40 .

Недостатками способа интерференционных углоиэмерений являются малые диапазоны измеряемых углов и рабочих длин волн, а также градиент показателя преломления по объему светоделителя (например, призмы), что искажает интерференционную

1779915 картину, а следовательно, увеличивает погрешность измерений и ограничение входного зрачка измерительного прибора габаритными размерами входной грани призмы.

Цель изобретения — расширение диапазона контролируемых углов и повышение точности контроля.

Укаэанная цель достигается тем, ITo в оптическом способе контроля углового положения обьектов устанавливают соосно друг другу и оптической оси два узкополосных инфракрасных интерференцианных светофильтра, один из которых скрепляют с обьектом, второй ориентируют перпендикулярно к падающему излучению, в качестве которого используют инфракрасное излучение, а угловое положение объекта определяют по величине . пропускания, прошедшего аба светофильтра одновременно.

Заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна", поскольку, в отличие от известн ых в лите ратуре интерференцианных способов, с помощью которых визуально наблюдается интерференционная картина, и по сдвигу ее полос или по величине разности хода интерферируемых пучков света определяются лишь небольшие углы, предлагаемый способ углаиэмерений основан на совершено.ином явлении — на явлении смещения полосы пропускания узкополосных интерференционных фильтров (УИФ) при изменении угла падения света на них. Кроме того, известные способы углоизмерений в своих схемах реализации не содержат УИФ. Новый способ значительно проще, работоспособен ва всех спектральных областях, в которых имеются УИФ. Его рабочей мерой является пропускание, регистрируемое после

I прохождения излучения через аба соосно расг1ало>кенные светофильтра одновременна. Таким образом, сравнение методов реализации известных интерференционных способов углоизмерений с заявляемым способом свидетельствует об отсутствии прототипа.

При изучении других технических решений, известных в данной области техники, признаки, отличающие заявляемое изобретение, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие. критерию "существенные отличия".

На чертеже показана схема реализации способа в спектральной области 1,2-20 мкм.

Она содержит расположенные на одной оптической оси источник ИК-излучения, элементы 2 формирования светового луча, например обьективы, диафрагмы, два однотипных ИК-светофильтра 3 и 4. При этом светофильтр 3 скреплен с контролируемым обьектом. Соосно светофильтру 3 и перпен5 дикулярно к падающему излучению установлен светофильтр 4. Излучение, прошедшее светофильтр 3, фокусируют элементами 2 на приемник излучения 5. Сигнал о величине пропускания излучения, про10 шедшего оба светофильтра одновременно, поступает в систему 6 регистрации и обработки информации. Максимальное пропускание обоих светофильтров одновременно наблюдается при их перпендикулярном по15 ложении к оптической оси и падающему на них излучению. При изменении углового положения светофильтра 3 его полоса прапускания смещается в коротковолновом направлении, а величина пропуска сия излу20 чения, прошедшего оба светофильтра одновременно, уменьшается. Если угол наклона светофильтра 3 достигает 90, то пропуска ние излучения обоими светофильтрами од-новременно равно нулю. Местоположение

25 светофильтра 4 в схеме измерения не влияет на величину регистрируемого сигнала.

Применение в схеме измерения углового положения обьекта ИК П-образных узкополосных высококонтрастных светофильтров с

30 оптической толщиной соединительных слоев, равной (1,01-1,10) il /4, где А — рабочая длина волны светофильтров 3 и 4, имеющих в интервале углов падения на светофильтр

30-50 линейную зависимость прапускания

35 иэлучениячерезоба светофильтра одновременно от угла паденйя излучения на свето фильтр 3, повышает точность контроля до

10 . При углах падения света 70-90 точность углоизмерений составляет 20-30 . У свето40 фильтров с четвертьволновыми толщинами всех слоев имеется нелинейная зависимость пропускания от угла падения на один из светофильтров, что уменьшает точность измерений свыше 1 и 2О в спектральных

45 областях 0,2-1,2 и 1,2-50 мкм соответственно. Дополнительное повышение точности контроля дает высокоточная система регистрации и обработки информации совместно с высокочувствительным приемником

50 ИК-излучения.

Использование предлагаемого способа контроля углового положения объектов путем измерения пропускания двух соосно расположенных светофильтров позволяет

55 проводить измерения в области спектра 0,250 мкм как с применением лазерных, так и малогабаритных полупроводниковых ИКизлучателей, упростить и автоматизировать контроль углового положения обьектов и направлений к ним, производить углоизмери1779915

Составитель В. Беца

Техред M.Моргентал Корректор А. Мотыль

Редактор С. Кулакова

Заказ 4428 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат ".Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 тельные приборы более простых конструкций, например, по сравнению со схемой

Майкельсона, с диапазоном определяемых углов 0-90О.

Формула изобретения 5

Способ контроля углового положения объектов, заключающийся в том, что направляют излучения на объект и определяют угол поворота объекта, отл ича ю щийс я тем, что, с целью расширения диапазона 10 контролируемых углов и повышения точности контроля, устанавливают соосно друг с другом и оптической осью два узкополосных инфракрасных интерференционных светофильтра, один из которых скрепляют с объектом, второй ориентируют перпендикулярно к падающему излучению, в качестве которого используют инфракрасное излучение, а угловое положение объекта определяют по величине пропускания излучения, прошедшего оба светофильтра одновременно.