Способ контроля углового положения объектов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК и 1 17 1 В 11/26 Е П АВТОРСКОМУ юр ния". строческо- ользоьстве, и тех- положений,емнм ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Специальное конструкторскоесредств аналитической техники(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ УГЛОВОГЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ(57) Изобретение относится к ИК-оптиму приборостроению, и может испваться в машиностроении, строителастрономии и других областях наукиники для контроля пространственногожения и ориентации объектов, соору Изобретение относится к оптическому приборостроению и может использоваться в машиностроении, строительстве, астрономии 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 интерферируконструкций, 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, 1 а измеряемый угол определяют по величине интегрального пропускания обоих светофильтров одновременно. 1 ил. ых пучков света или по величине смещеия интерференционных полос в фиксируеой 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 углоизмерений являются малые диапазоны измеряемых углов и рабочих длин волн, а также градиент показателя преломления по объему светоделителя (например, призмы), что искажает интерференционнуюкартину, 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, что в оптическом способе контроля углового положения объектов устанавливают соосно друг другу и оптической оси два узкополосных инфракрасных интерференцианных светофильтра, один из которых скрепляют с обьектом, отарой 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 известных в литературе интерференцианнь 1 х способов, спомощью 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 спосабь 1 углоизмерений о 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 прохождения излучения через аба соосно расг 1 алокенные светофильтра одновременна, Таким образом, сравнение методов реализации известных интерференционных способов углоизмерений с заявляемым способом свидетел ьствует 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 этомсветофильтр 3 скреплен с контролируемымобьектом. Соосно светофильтру 3 и перпен 5 дикулярно к падающему излучению установлен светофильтр 4, Излучение,прошедшее светофильтр 3, фокусируют элементами 2 на приемник излучения 5. Сигнало величине пропускания излучения, про 10 шедшего оба светофильтра одновременно,поступает в систему 6 регистрации и обработки информации. Максимальное пропускание обоих светофильтров одновременнонаблюдается при их перпендикулярном по 15 ложении к оптической оси и падающему наних излучению. При изменении углового положения светофильтра 3 его полоса прапускания смещается в коротковолновомнаправлении, а величина пропускасия излу 20 чения, прошедшего оба светофильтра одновременно, уменьшается. Если угол наклонасветофильтра 3 достигает 90, то пропускание излучения обоими светофильтрами од- .новременно равно нулю. Местоположение25 светофильтра 4 в схеме измерения не влияет на величину регистрируемого сигнала,Применение в схеме измерения угловогоположения обьекта ИК П-образных узкополосных высококонтрастных светофильтров с30 оптической толщиной соединительных слоев, равной (1,01-1,10) Л /4, где Л - рабочаядлина волны светофильтров 3 и 4, имеющихв интервале углов падения на светофильтр30-50 линейную зависимость прапускания35 иэлучениячерезоба светофильтра одновременно от угла паденйя излучения на свето- фильтр 3, повышает точнОсть контроля до10, При углах падения света 70-90 точностьуглоизмерений составляет 20-30. У свето 40 фильтров с четвертьволновыми толщинамивсех слоев имеется нелинейная зависимость пропускания от угла падения на одиниз светоФильтров, что уменьшает точностьизмерений свыше 1 и 2 О в спектральных45 областях 0,2-1,2 и 1,2-50 мкм соответственно. Дополнительное повышение точностиконтроля дает высокоточная система регистрации и обработки информации совмест-.но с высокочувствительным приемником50 ИК-излучения,Использование предлагаемого способаконтроля углового положения объектов путем измерения пропускания двух сооснорасположенных светофильтров позволяет55 проводить измерения в области спектра 0,250 мкм как с применением лазерных, так ималогабаритных полупроводниковых ИКизлучателей, упростить и автоматизироватьконтроль углового положения обьектов и направлений к ним, производить углоизмериЗаказ 4428 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, 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 0-90 О.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.