Оптический ориентатор

(51)5 6 02 В 5/122 НИЕ ИЗОБРЕ О носится к области приет быть использовано в ельной технике, геодеии, строительстве и эксэике для определения положения или направри помощи оптического ционной схеме,ных дальности действия и апертуре оптиче- ч ской системы. (ЛНа чертеже представлен вид уголкового Со отражателя ориентатора. ааийВ оптическом ориентаторе, содержа- ( р щем взаимно удаленные приемо-передающую оптическую систему, установленную на с базовом объекте (не показан), и уголковый ф отражатель, закрепленный на подвижном ф объекте, два двугранных угла между отража-ющими гранями 1, 2, 3 отражателя выполнены с отступлениями от прямого угла, а третий двугранный угол между отражающими гранями отражателя выполнен с отступИзобретение от боростроения и мож контрольно-измери зии, машиностроен периментальной ф взаимного углового ления на объекты и луча по автоколлим ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им, А.Н.Севченко(56) Авторское свидетельство СССР Ф 1425565, кл. 6 02 В 5/122, 20.03.87.Авторское свидетельство СССР М 1563433, кл, С 02 В 5/122, 19,08,88.(57) Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано для определения взаимного углового положения или направления на объекты при помощи. оптического луча по автоколлимационной схеме. Оптический ориентатор включает взаимно удаленные приемо- передающую оптическую систему, установленную на базовом объекте и уголковый отражатель, жестко закрепленный на Цель изобретения - достижение максимальной чувствительности оптического ориентатора в определении угла скручивания и коллимационных углов при сохранении независимости их определения и при заданИЯ, - , "1шцр,подвижном исследуемом объекте, При этом отражатель представляет собой тетраэдр, содержащий отражающие грани 1, 2, 3 и фронтальную грань 4. Двугранные углы между отражающими гранями 1, 2, 3 определяются соответственно величинами о 12 = л/23-д 12, Д)13= тг/2-д 13, фз =л/2 - д 23, где Я = 1, 2, 3 а внешняя нормаль к фронтальной грани 4 отражателя составляет с его ребрами углы, равные соответственно Ь 2,41 з,2 з. Приведены соотношения для определения величин д и , За счет рационального выбора отступлений двугранных углов и ориентации фронтальной грани уголкового отражателя в данном оптическом ориентаторе обеспечивается независимое измерение как угла скручивания, так и коллимационных углов, При этом достига)ется максимальная чувствительность в оп- ф ределении этих углов для заданных дальности действия и апертуры оптической системы. 1 ил.лением от угла л П.:, где 5 = 1, 2, 3причем указанные отступления определяются иэ соотношенийда = Аз/(25 А) 1) 5доз = - Асов(л/Ь,) + Гlг - А;.1 и (7 ГIЬ ) Йзlд;нешняя нормаль к фронтальной рани 4оажа 1 еля составляет с еГО ребрами уГлы 10 Е;,";з:з определяемые иэ соотношенийс, Ь:= А соя (ЯЬ) + l " - А Х.";) и (7;4 э ) + ОрзА 31 ПЛЬ ) -11А сов (Лэ ) )/( /2 Я А ). Й 1 - отступление величины двугранного ". л. ,о 11 между отра:каюиими Гранями 1; 2;1 з - отступление вег:ичины двугранно.о угла р 1 з между отража:.ощимл гранями 1, 3 ото /2;25Йз- произвольное отступление величины двугранного угла йз между отоажающими гранями 2, 3 от й П, не превышающее л (18величина А удовлетворяет соотношени О ямА = 2 доз Ой1/ Г 1, (3)ОП - А сов (ЖЬ)А вЬ ( 68 11 где В - заданный радиус объектива оптиче ской системы;1 - заданная дальность действия оптическоГО ориентатора.устройство работает следующим обра-м, 4 ООгракатель жестко закрепляется на по" движном объекте, прос 1 ранственное угловое положение которого определяется, а источник излучения и приемный телескоп (составляющие приемо-передающую оптическую систему), ось которого совмещена с осью падающего коллимированного пучка лучей, устанавливаются на базовом объек 50При нормальном падении коллимированного пучка оптическлх лучей источника излучения на фронтальную грань 4 отражателя в результате внутренних переотраже ний от граней 1, 2, 3 отражателя формируется 45+ 2 парциональных пучков, которые выходят иэ отражателей через фронтальную грань 4 в обратном направленли. В фокальной плоскости приемного телескопа наблюдается автоколлимационные иэображения источника, Создаваемые этими пучками.Отражатель направляет пучки таким образом, что два автоколлимационных изображения источника наблюдаются в центреполя зрения, а остальные 45 - по периферии, В случае поворота отражателя вокругоси скручивания два центральных изображения неподвижны, при поворотах же отражателя относительно коллимационных осейони диаметрально расходятся относительноцентра поля зрения, давая при этом информацию только об углах поворота отражателяотносительно коллимационных осей. Чувствительность оптического ориентатора в определении коллимационных углов прямопропорциональна отношению величинысмещения автоколлимационного изображения 19 ф к величине коллимационного углаповорота отражателя О, В предлагаемом устройстве за счет выбора отступлений двугранных углов и оси визирования (1), (2)чувствительность Р при определении коллимационных углов характеризуется величинойР = М 1 доз, (4)где 1 - фокусное расстояние объектива приемного телескопа,М - коэффициент передачи, равныйУ = 2/А. (5)Смещение изображения в плоскостианализа щф = Рз 1 п ОЛ при заданных расстоянияхот отражателя до приемного телескопа, радиус объектива которого Я,ограничено диапазоном видимости отражателя от точки наблюденияР з 1 п ОЯ/1., (6)Формулы (4) - (6) позволяют при заданных характеристиках приемной оптики 1, Ви дальности действия . найти максимальноезначение чувствительности, при которомпара отраженных пучков, дающих центральные изображения, испольэумые для измерения коллимационных углов, еще попадает вобъектив приемного телескопа.Периферийные 43 изображения источника света расположены попарно и зеркально симметричны относительно центра полязрения. При повороте отражателя вокругколлимационных осей одна из пар этих периферийных иэображений неподвижна, апри повороте на некоторый угол вокруг осискручивания эта пара смещается относительно центра поля на такой же угол поокружности, давая при этом информациютолько об угле поворота отражателя относительно оси скручивания, Чувствительностьоптического ориентатора в определении угла скручивания прямо пропорциональна ли 1675813нейному смещению этой пары периферийных изображений, которое, в свою очередь,увеличивается с ростом радиуса окружности. В предлагаемом устройстве за счет выбора отступлений двугранных углов и осивизирования (1), (2) радиус окружности определяется соотношениемг = М 1 т д 23,(7)где козэфициент передачи М определяетсясоотношением (5). Диапазон измерения угла скручивания в 360 градусов при заданныхи В обеспечивается приг Я/Е, (8)Формулы (7), (5), (8) позволяют при заданных характеристиках приемной оптики1, В и дальности действия . найти максимальное значение чувствительности, прикотором пара отраженных пучков, дающихпериферийные иэображения, используемые для угла скручивания, еще попадает вобьектив приемного телескопа.Таким образом, по двум центральнымизображениям независимо от угла скручивания определяются коллимационные углы,а по одной из пар периферийных изображений независимо от коллимационных угловопределяется угол скручивания.В качестве примера исполнения рассмотрим оптическую систему с й" 20 мм, 1- 400 мм и дальностью действия . 10 м.При доз - 2 максимальная-чувствитель 1ность в определении угла скручивания достигается согласно (7), (8) приМ,4377.(9)Коээфициент передачи при определении коллимационных углов согласно (4), (5)также определяется величиной (4). При этомсогласно (6) нет ограничений на диапазонизмерений коллимационных углов,Предлагаемое устройство имеет коэффициент передачи 91 дяя Я -1 прид 12- +2,4308, д 1 з = -1,3816, (10)соз 12 = /2, союз =0,5818)соз Ьз = 0,4019 + 0,0004,для 3=2 прид 12 = ф 1,21541 д 1 з = 2,3911соз 12 = ЙГ соз 2 з =0,5815 (11)соз 41 з = 0,6956Формула изобретения Оптический ориентатор, содержащий взаимно удаленные приемо-передающую оптическую систему, установленную на базовом обьекте, и уголковый отражатель, закрепленный на подвижном исследуемом объекте, причем два двугранных угла между отражающими гранями отражателя выпол нены с отступлениями от прямого угла, авнешняя нормаль к фронтальной грани отражателя составляет с его ребрами заданные углы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью достижения максимальной чувстви тельности оптического ориентатора в определении угла скручивания и коллимационных углов при сохранении независимости их определния и при заданных дальности действия и апертуре оптической 15 системы, третий двугранный угол между отражающими гранями отражателя выполнен с отступлением от угла РР 2 з, где Я = 1, 2, 3 , причем указанные отступления определяются из соотношений20 д 12 =д 2 з У(К 2 ЯА д 13 = - Ас 03(Жз)+ Й - А 3 п (Жз)1 д 23"А,а внешняя нормаль к фронтальной грани25 отражателя составляет с его ребрами углы Ь 2,Ьз,Ьз, определяемые из соотношенийсоз 12 = М/2. созеэ =Аяр соя Ьз = д сеагтеа ) + тГтя - д х Х З 3 п РРЬ +ЖЗ(А 3 и (Ф 23) 14 - А" соз (ЖЬ ) /( 1 И А ) где д 12 - отступление величины двугранного угла между первой и второй отражающими гранями отж 2 з; д 1 з - отступление величины двугранного угла между первой и третьей отражающими гранями от Л д 2 з - произвольное отступление величины двугранного угла между второй и третьей отражающими гранями от л/2, не превышающее л/18; величина А удовлетворяет соотношениям45А = 2 д 2 з Й ( Й/20 ( КЙ - А соз (ЯЯ ) ( А з и (Ф 2 з ) ( 1,50где й - заданный радиус объектива оптической. системы;- заданная дальность действия ориентатора,1675813 л/л-,Составитель В.КравченкоТехред М.Моргентал Корректор Т.Ма Редактор Г. Наджарян изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 3000 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5