Устройство для измерения углов наклона

Союз СоветсиинСощиалисти мескитаРеспублик О П И С А Й И Е о 11 в 476 з 2ИЗОБРЕТЕЙЙЯ)М. Кле01 С 10001 С 9(02 присоединением заявкиГасударственный номнтет Совета Инннстров СССР га делам нвоаретеннй н атнрытнй(088. 8) ллетеиь Яо писания 81,05 72) Авторы изобретени Г. Якушенков, В ов и В. И. Метельскии ковский институт инженеров геодезии, аэр и картографии71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВНАКЛОНА 2 Известны е электрооптические измества для определения отнорительные устр сительных пов тов двух тел, расположен- рр м расстоянии одно ст другоржат коллиматор и два фоканала, располагающихся по инительной линии на некоодин от другого Я.Это ных на некоторо го, которые соде тоэлектрических направлению соед тором расстоянии Цель изооре апазона и по ния - расшчрение рабочего ение точности, а такжеИзобрегение относится к приборостроению и предназначено для измерения углов наклона или поворота между объектами.Известны устройства для определения ориентации удаленного объекта относительно трех осей. Эти устройства содержат осветитель, светоделитель, марку, установленную в фокальной плоскости объектива, прямоугольную четырехгранную пирамиду внутреннего отражения и фотоприемное устройство, 10 содержащее три пары фотоприемников, которые измеряют различные отраженные изображения 11 . Прибор измеряет тангаж, рысканье и крен. Точность этого прибора не может быть высокой, поскольку крен оцени вается по амплитуде светового потока,устройство отличается сложностью, по кольку требует наличия трех холлиматор Наиболее близким по своей технической сущности к описываемому устройству является креномер, содержащий осветитель, светоделитель,. выполненный в виде призмы сложной формы, объектив, и укрепленный на объективе отражающий элемент, представляющий собой четырехгранную пирамиду, приемное и измерительное устройство 3 . Это устройство может оставаться работоспособным только при определенном, заранее рассчитанном небольшом расстоянии между объективом и отражаюпом элементом, так как отражающий элемент выполнен в виде четырехгранной пирамиды, а излучающий и приемный тракты автоколлиматора имеют рассогласование, скорректированное в нулевом положении отражающим элементом, Кроме того, точность не может быть высокой, поскольку наклон оценивается по амплитуде световогоизмерение отклочений по двум координатам как по тангажу, так и по рысканью.Это достигается тем, что между осветителем и светоделителем помещен голяризатор, перед объективом установлен поляризацион- г, ный переключатель, блок управления которого соединен - измерительным блоксм, атражаюший элемент выполнен в виде триппельпризмы, основание которой разделено на шесть секторов, из которых два смежных и 1 О два им симметричных непрозрачны, а перед двумя остальными на пэлуволновсй и на фазовой пластинах установлены поляризаторы с ортогональными плоскостями поляризации, Кроме того, на непрозрачное покрытие сек - 1 Ь торов основания триппель-призмы может быть нанесено зеркальное покрытие.На фиг, 1 показана принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - разрез Л-А на фиг. 1 (вид на основание 20 триппель-призмы); на фиг. 3 показано автоколлимационное изображение в плоскости анализа,Устройство имеет осветитель ."., поляризатэр 2, светэделитель 3, объектив 4, установленный в корпусе 5, Перед объективомнаходится пэляризациэнный переключатель 6,который запитывается от блока управления7, На объекте 8, выполненном с возможностью поворота вокруг оптической оси, закреп-ЭОлена триппгль-призма 9 с известными отклонениями ее прямых углов, основание триппель-призмы 9 имеет 6 секторов 10-15 образованных проекциями трех ее ребер на основание.35 Секторы 10, 11, 13, 14 основания призмы 9 имеют непрозрачное покрытие, перед сектором 12 на фазовой, например полуволновой пластине 16 установлен поляризатор 17, а перед сектором 15 на фазовой пластине 18 установлен поляризатор 19, причем плоскости максимального пропускания поляризаторов 17 и 19 взаимно ортогональны, Два автоколлимационных блика от лучей, 45 прошедших триппель-призму 9 с заданным отклонением, сориентированы относительно системы координат объекта, Блок управления 7 поляризационным переключателем 6 соединен с измерительным устройством 20 р) автоколлиматора, На непрозрачные сектора 10, 11, 13 и 14 может быть нанесено зеркальное покрытие для обеспечения измерения отклонений как по тангажу, так и по рысканью, ббУстройство работает следующим образом. Свет из излучателя 1, попадая на поляризатор 2 и пройдя светоделитель 3, объективом 4 формируется в параллельный линейно- поляризованный пучок лучистой энергии. При 6 О нулевом значении управляющего наг 1 ряжения этот пучок без поворота плоскости поляризации проходит поляризационный переключатель 6. Направленнь)й на триппель-призму 9 свет пропускается только одним поляризатором, например 17, установленным на четверч ь-волновой пластине 1 6 против сектора 12 и гасится ортогонально расположечным поляризатором 19. Четверть - волновая ппастина преобразует линейчо поляризованный свет в свет с круговой поляризацией, который без изменения коэффициента отражения, претерпевшим трехкратное внутреннее отражение, выходит из триппель-призмы в секторе 1 5 (коэффициент отражения линейно-поляризованного света зависит от ориентации электрического вектора относительно плоскости падения). Свет, прошедший триппель-призму 9 и фазовую пластину 18, преобразуется в свет с поляризацией ортогональной свету, вьощедшему из объектива 4, и поэтому проходит поляризатор 19 без гашения, Этот пучок направляется на объектив с известным отклонением как по знаку, так и по модул.о, зависящим только от отклонений прямых углов триппель-призмы и пройдя)объектив 4, светоделитель 3 в плоскости анализа образует одно автоколлимационное изображение, Остальные пять автоколлимационных изображений отсутствуют: четыре - за счет того, что секторы 10, 11, 13 и 14 имеют непрозрачное покрытие, а пятое - изза того, чтэ прямой свет эт объектива 4 не проходит через поляризатор 19.При повороте объекта 8 вокруг оси и жестко связанной с ним триппель-призмы 9 автоколлимационное изображение поворачивается в ту же сторону и на тот же угол, при этом по модулю это отклонение не изменяется, так как оно определяется только отклонением в изготовлении прямых угловтриппель-призмы,На поляризационный переключатель отблока егэ управления 7 подается циклически меняющееся полуволновое напряжение,поворачивающее плоскость проходящего света на 90 о, и в плоскости анализа появляются два симметричных автоколлимационныхизображения. Яркость этих изображений циклически изменяется, причем амплитудное значение яркостей находится в противофазе.Из блэка 7 управления пэляризациэннэго переключателя на одцн из входов фазэвогэ дискриминатора измерительного устройства 20 поступает опорный сигнал, соответствующий, например, нулевому отклонению плоскости поляризаций света, прошедшего через поляризационный переключатель 6. На дру 547632:"ой вход дискриминатора поступает сигнализ приемного устройства,Таким образом,. удается проследить заразворотом только одного автоколлимационного изображения и, следовательно, однознач но судить о величине крена в пределах 360 о.Так как отражающим элементом являетсятриппель-призма, в предлагаемом автоколлиматоре смешение изображений не происходитпри значительных разворотах триппель-призмы по тангажу и рысканью и при значительных (до 500-600 м) удаленчях триппельпризм от объектива,Предлагаемая конструкция креномера обладает высокой чувствительностью, Так,для 15измерения крена удаленных объектов (дальность 500-600 м) может быть использована триппель-призма с отклонениями отпрямого угла 5" (угл. сек.), а уже достигнутая точность в измерении отклонения ав Отоколлимационного изображения может бытьпринята 0,01" угл, сек,), Следовательно,точность в измерении крена может бытьоценена отношением 0,01/5=0,002, что соответствует точности 7 (угл, сек,). При 25изм ренин крена объекта, расположенного внепосредственной близости от объектива, отклонение прямого угла триппель-призмы мо -жет быть значительно увеличено и доведейоодо 1, при той же точности автоколлимато- Жра точность в определении крена может бытьдоведена до 1 " (угл.сек. ) .При нанесении на непрозрачные секторытриппель-призмы зеркального покрытия вплоскости анализа появляется еще одно изоб ражение, яркость которого не изменяется во время работы поляризационного переключателя и, следовательно, этот сигнал может быть выделен и использован для измерения крена по двум координатам.формула изобретения1. Устройство для измерения углов наклона, содержащее источник света, светоделитель, объектив, приемный и измерительный блоки и отражающий элемент, укрепленный на контролируемом объекте, о т л и -ч а ю ш е е с я тем, что, с целью расширечия рабочего диапазона и повышения точности, в нем между осветителем и светоделителем помещен поляризатор, перед объективом установлен поляоизационный переключатель, блок управления которого соединенс измерительным блоком, а отражающий элемент вь полчен в виде триппель-призмы, основание которой разделено на шесть секторов, из которых два смежных. и два им симметричных непрозрачны, а перед двумя остальными на полуволновой и на фазовой пластинах установлены поляризаторы с ортогональными плоскостями поляризации.2, Устройство по и, 1, о т л и ч а .ош е е с я тем, что, с целью измерения отклонения по двум координатам, в нем на непрозразчные сектора основания тоиппельпризмы нанесено зеркальное покрытие.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент США3443872,кл. 356-147, опубл, 13.05.69 г.2. Патент ФРГ Ъ 1274357,кл. 42 С 39/20, опубл. 01.08.68 г.3. Патент США Ло 3241430, кл, 88-14,опубл. 25,05,1966 г. (прототип),