Устройство для измерения угла поворота объекта

(:О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56 1. Авторское свидетельство СССРР 524075,.кл. О 01 В 9/02, 1977.2. Авторское свидетельство СССРВ 696283, кл. 6 01 В 11/26, 1979(54)(57) УСТРОЙСТВО цЛЯ ИЗМЕРЕНИЯУГЛА ПОВОРОТА ОБЬЕКТА, содержащееисточник излучения, двухлучевой интерферометр, преобразователь углаповорота и регистрирующий блок,о т л .и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения диапазона измеряемых углов, оно снабжено светоделителем и прямоугольной призмой,установленными на выходе излучения из источника, вторым двухлучевыминтерферометром, установленным всветовом потоке, отраженном от светоделителя, преобразователь углаповорота выполнен в виде оптического клина и установлен на одном валус контролируемым объектом, сооснос ним, оба интерферометра выполненыидентично и каждый из них включаетоптически связанный светоделитель,в одном потоке излучения от которого расположены прямоугольная призмакольцевой отражатель и призма-триэдр, а в другом - вторая и третьяпрямоугольные призмы, кольцевой отражатель и призма-триэдра парапризм-триэдров каждогоинтерферометра неподвижно располагается междуконтролируемым объектом и оптическим клином на равном расстоянии отоси вращения вала.Изобретение относится к измерительной технике, а точнее к интерференционным устройствам для измерения угла вращения объектов, и может быть использовано в качестве прецизионного датчика угловых перемещений.Известно устройство для измере-. Ний угла поворота объекта, содержащее источник излучения, двухлучевой интерферометр, преобразователь угла поворота и регистрирующий блок, В,Хачестве,преобразователя угла поворота в указанном устройстве использован набор цилиндрических .кварцевых дисков, который связан жестко с осью вращения контролируемого объекта, благодаря чему обеспечивается измерение угла вращения до 360 ф и более Г 11Недостатком устройства является небольшой диапазон измеряемых углов вследствие малой чувствительности кварцевых дисков к изменению относительной разности хода информационных лучей при их вращении и нелинейности этого изменения, которая прак-. тически не поддается коррекции.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения угла поворота объекта, содержащееисточник излучения, .двухлучевой интерферометр, преобразователь угла поворота и регистрирующий блок 2).В качестве преобразователя угла поворота в известном устройстве использованы плоские концевые отража" тели, которые жестко связываются с осью вращения контролирУемого объекта.Недостатком известного устройства является небольшой диапазон измерения угла вращения контролируемых объектов, который ограничивается угловым полем зрения зрительной трубы и как правило не превышает . единиц угловыхградусов.Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых углов.Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения угла поворота объекта, содержащее источник излучения, двухлучевой интерфе" рометр, преобразователь. угла поворота и регистрирующий блок, снабжено светоделителем и прямоугольной призмой, установленными на выходе излучения из источника, вторым двухлучевым интерферометром, установленным в световом потоке, отраженном от светоделителя, преобразователь угла поворота выполнен в виде оптического клина и установлен на одном валу с контролируемым объектом, соосно с ним, оба интерферометра выполнены идентично и каждый из них включает оптически связанные светоделитель, в одномпотоке излучения от которого расположены прямоугольная призма, концевой отражатель и призма-триэдр, а вдругом - вторая и третья прямоуголь 5 ные призмы, кольцевой отражатель ипризма-триэдр, а пара призм-триэд -.ров каждого интерферометра неподвижно располагается между контролируемым объектом и оптическим клином10 на равном расстоянии от оси вращения вала.На фиг. 1 и 2 представлены двавэаимноперпендикулярных боковых вида устройства.15 Устройство содержит источник излучения 1, светоделитель 2,.для формирования второго оптического канала, светоделитель 3 и 4 для формирования двух информациойных лучейв первом и втором интерферометрах,оптический клин 5, являющийся оптическим преобразователем угла поворота и устанавливаемым на одном валу 6 с контролируемым объектом 7,прямоугольные призмы 8 - 14 и приз-мы-триэдры 15 - 18, кольцевые стра".жатели 19 - 22 для возвращения со- ,.ответствующего луча в обратном нап"равлении, выполненные в виде заркал с отверстием для пропусканиясоответствующего информационноголуча в оптический клин 5, и регистрирующий блок в виде фотоприемников23 и 24, первого и второго соответственно интерферометра, и вычислительное устроцство (не показано ).Устройство работает следующимобразом.Пучок света от источника 1 пада ет на светоделитель 2, ПрошЕдшийсветоделитель 2 луч света образуетпервый оптический канал, а отраженный от светоделителя 2 луч светаобразует второй оптический канал.45 Луч света первого оптическогоканала претерпевает отражение в прямоугольной призме 3 и направляетсяв светоделитель 3 первого интерферометра, в котором он делится надва информационных луча.Один информационный луч прошедший через светоделитель 3) претерпевает отражения последовательно впрямоугольных призмах 9 и 10, про-.ходит через отверстия в кольцевомотражателе 19, а затем через оптический клин 5 претерпевает отраже-ние в призме-триэдре 15 и направляется смещенным параллельно первоначальному направлению снова в опти-, 60 ческий. клин 5, пройдя который падает на кольцевой отражател 6. 19. Таккак ксльцевой отражатель 19 расположен перпендикулярно падающему нанего информационному лучу, то пос ледний возвращается в обратном направлении и попадает на светоделитель 3.Второй информационный луч (отраженный от светоделителя 31 претерпевает отражение в прямоугольной призме 11, проходит через кольцевой отражатель 20, а затем через оптический клин 5, претерпевает отраже" ние в призме-триэдре 16 и направляется смещенным параллельно первоначальному направлению вновь в оптический клин 5 и, пройдя его, падает на кольцевой отражатель 20. Так как отражатель 20 также расположен перпендикулярно падающему на него информационному лучу, то последний возвращается в обратном направлении и попадает тоже в светоделитель 3.На светоделительном покрытии светоделителя 3 оба информационных луча первого интерферометра интерферируют друг с другом и направля-, ются в фотоприемник 23.Принцип действия второго интерФерометра аналогичен принципу действия первого интерферометра. Лучсвета второго оптического каналаделится в светоделителе 4 на дваинформационных луча, Один информационный луч проделывает следующийоптический путь: 12, 13, через отверстие в кольцевом отражателе 21,через оптические элементы 5, 17,5,21, 5, 17, 5, через отверстие вкольцевом отражателе 21, и черезоптические элементы 13, 12 и 4, авторой 14 через отверстие в кольцевом отражателе 22, и через оптические элементы 5, 18, 5, 22, 5, 18,5 через отверстие в кольцевом отражателе 22, и через оптические элементы 14 и 4,На светоделительном покрытии светоделителя 4 оба информационных луча второго интерферометра интерферируют друг с другом и направляются в фотоприемник 24. ВычиСлительное устройство (непоказанообрабатывает информацию,3полученную из фотоприемников 23 и .24.При вращении оптического клина5 вокруг оси 6 в плоскости, прохо"дящей через ось вращения и центрыотверстий кольцевых отражателей 19и.20 первого интенферометра, так жекак и в плоскости, проходящей через ось вращения й центры отверстийкольцевых отражателей 21 и 22 второго интерферометра, происходит изменение толщины оптического клина, аследовательно, и изменение оптичес кой длины пути информационных лучей,т.е. в обоих интерферометрах возникает между информационными лучами.относительная разность хода ИЕсли принять положение оптического 20 клина 5, при котором ребро двугранного угла клина параллельно плоскости, проходящей через ось 6 и центрыотверстий кольцевых отражателей 19и 20, за исходное и учитывать, что 25 плоскость, проходящая через ось би центры отверстий кольцевых отражателей 19 и 20, перпендикулярна плоскости, проходящей через ось б ицентры отверстий кольцевых отражате лей 21 и 22 то при повороте оптического клина на .угол Ч относительно указанного его исходного положения толщина клина в месте прохождения через него, как одного, так 35второго луча первого интерферометра меняется по закону1: асьи М 1) Определение угла в предлагаемомустройстве требует совместной обра ботки информации, поступающей с регистраторов интерференционной картины первого и второго интерферометов, Каждое отдельно взятое.уравнеров,ние системы, описывающее изменени е 45 разности хода в первом или второминтерферометре, не позволяет однозначно определить углы поворота.Тираж осударс лам из Москва,о комит ий и от Раушска Подпрсноа СССРытийнаб., д.