Способ контроля юстировки положения оптической оси пучка света и устройство для его осуществления

) 8,8)детельство СССР1 В 7/11, 1984ч.11,9 2, р,(54) СПОСОБ ЖЕНИЯ ОПТИЧР УСТРОЙСТВО Д (57) Изобреционной и л КОНТРОЛЯ ЮСКОЙ ОСИЛЯ ЕГО ОСение отнозерной оптоваться по СТИРОВПУЧКА СУЕСТ ВЛ ится к ике, в ложени учка. ПОЛТА ИИЯ екорой должно юст ческой оси пти етово елью Изобретение отнной и лазерной оп оекционт бытьоженияа. итс ке и можировки пол ано для юс поль птич-, повышениеконтроля юстиеской оси свето- ения звуковой ь изобретенияти и упрощениеоложения оптич оч ровки и вого пу а путем вв сиги Низации, чертеже но устроиств ки положения с ной точке баэо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ П.УНТ СССР(56) Авторское свиУ 1065877, кл, С 1Арр 1.0 р., 1972279,ои оси светового пуч ематически представдля контроля юстировтового пучка в заданй плоскости, перпенизобретения является повышение точности и упрощение контроля юстировкиположения оптической оси световогопучка путем введения звуковой сигнализации, Контроль юстировки положения оптической оси пучка света заключается в размещении по ходу луча измерительной плоскости, разделенной насекторы, вершины которых и определяютзаданное положение, Мерой отклоненияположения оптической оси пучка являются составляющие светового потока,падающие в различные секторы, которыеизмеряются оптико-электронным способом. Для отдельных секторов генерируют колебания, параметры которых изменяют в зависимости от измеренныхотклонений оптической оси пучка отзаданного положения, и преобразуют ихв звуковые колебания соответствующейамплитуды, тона и скважности 2 с,п8 э.п., ф"лы, 1 ил. дикулярной оптической оси светового пучка,Световой пучок 1 (источник света юстировочные средства для коррекции его положения не показаны),должен быть съюстирован симметрично относительно оптической оси 2 в центре базовой плоскости 3 с помощью полупрозрачного плаского зеркала 4, расположенного в ходе лучей светового пучка 1, часть 5, светового пучка с помощью согласующей оптики 6 выводится на измерительную плоскость 7, позиционного детектора,8Согласую"шая оптическая система 6, представляющая собой, например, афокапьнуютелескопическую систему, использу5ется для согласования площади попе-речного сечения части 5 световогопучка с размером измерительной ппоскости 7Измерительная плоскость 7размещена в ходе лучей светового пуч Ока 1,Измерительная ппоскость 7 позиционного детектора 8 сопряжена с базовой плоскостью 3, что обеспечивает, контроль юстировки положения светового пучка 1 по соответствукщему смещению положения части 5 световогопучка на измерительной плоскости 7,Позиционный детектор 8 выполнен начетырех электрически разделенных оп Отоэлектронных преобразователях, входные поверхности которых образуют четыре квадранта измерительной плоскости 7, причем средняя точка измерительной плоскости 7 соответствует заданному положению светового пучка,1 набазовой плоскости 3В качестве позиционного детектора используетсяквадрантный фотодиод.Световые сигналы Б,- Я, поступающие на позиционный детектор 8, усиливаются в .усилителях 9 - 12, причемони являются мерой соответствующейдоли части 5 светового пучка, которая падает на соответствуецие квадранты, и. таким образом является мерой контроля направления и величинысуществующих отклонений от заданногоположения,Квадранты позиционного детектора 8 40соединены с четырьмя звуковыми генераторами 13 - 16, которые формируютнизкочастотные сигналы различной амплитуды, частоты и скважности, Генератор 13 формирует сигнал высокой 45частоты, например 5 кГц, генератор14 генерирует сигнал высокой частоты,например 1 кГц, генератор 15 формирует сигнал средней частоты, например 400 Гц и генератор 16 вырабатывает сигнай низкой частоты, например100,Гц,Далее амппитуды четырех сигналовизменяются в модуляторах 17-20 в за.55ви.симости от параметров световых сигналов Б,- Б позиционного детектора 8,Модуляторы 17 - 20 выполнены в виде,например, усилителей, коэффициенты усиления которых устанавливаются спомощью параметров световых сигналовЯ - Я . Если изменяется частота сигналов, то модуляторы 17 - 20 выполнены в виде, например, управляемыхнапряжением генераторов, Если изменяется коэффициент скважности, томодуляторы 17 - 20 выполнены в виде,например, электронного прерывателя,который приводится в действие отуправляемого напряжением генератора,Если должен варьироваться коэффициент заполнения сигналов, то модуляторы 17 - 20 выполнены в виде, например, управляемых напряжением генераторов, компаратора, дифференциаторов и триггерных каскадов,Измененные в модуляторах 17 - 20сигналы подаются на входы 21 коммутатора 22, выполненного в виде мультиплексора, Мультиплексор 22 подклю"чает четыре измененных сигнала поочередно в циклической последовательности через усилитель 23 к электроакустическому преобразователю, напримерк громкоговорителю 24, который воспроизводит звуковые сигналы определенного тока, следущие друг эадругом, громкость которых варьируетсяв зависимости от отклонения световогопучка от заданного положения, Циклическим переключением сигналов управляет генератор 25 тактовых импульсов,который подает на мультиппексор 22соответствущцую последовательностьтактовых импульсов ТПри юстировке светового пучка 1различные высоты звуковых токов указывают на направление отклонения положения, а различная громкость тоновна величину отклонения положения,причем при точной юстировке светового пучка 1 относительно заданного положения все четыре измеренных тонапрослушиваются одновременно с.одинаковой громкостью.На практике обычно достаточно относительной юстировки положения, Вэтом случае усиленные параметры световых сигналов Я 1- Я позиционного детектора 8 одновременно нормируютсяв блоке 26 нормирования, Для образования нормированных световых сигналов Б - Я; аналоговые сигналыЯ 1- Б ,преобразованные в аналогоцифровом преобразователе 27 в цифровые, суммируются в суммирукщем каскаде 28 блока 26 нормирования, а на вы 5 15971ходе получюат суммарную величину Я,на которую в делителе 29 делятсяоцифрованные сигналы Я - ЯНормированные световые сигналыЯ - Я подаются в пороговые средстФва 30, В пороговых средствах 30 изпервого и второго, третьего и четвертого и второго и четвертого нормированных световых сигналов в дифференциальных блоках 31 - 33 определяются три нормированных раэностныхсигнала 3 - П , которые модифицируются в соответствии с квадратичнойфункцией, нарастание которой дляменьших значений раэностного сигнала происходит сильнее по сравнениюс линейной функцией, Благодаря этому элиминируются знаки разностныхсигналов и оценка отклонений становится более удобной,Нормированные значения разностныхсигналов 5,= 6 з подаются в каскады34 - 36 возведения в квадрат, Затемнормированные возведенные н квадрат 25разностные сигналы В, - Г) сравниваются н средствах 37 - 39 сравнения снормированным граничным значением Ь,хранящимся в регистре 40. Нормированное граничное значение представляет 30допустимое относительное отклонениесветового пучка 1 от его заданногоположения, Если значение раэностногосигнала непревышает заданного нормированного граничного значения 0,то соответствующие средства 37 - 39и 1сравнения выдают сигнал с уровнем Н.Выходы средств 37 - 39 сравнения опрашиваются вентильной сх,мой И, которая на выходе выдает сигнал с логическим уровнем "Н", если все три нормированные возведенные в квадрат разно-.- 7стные величины В не превышают нормированного граничного значения Р 5. Вэтом случае выходной сигнал вентильной схемы И 4 по линии 42 переключает все входы мультиплексора 22 навыход, вследствие чего одновременномогут прослушиваться все четыре измеренных тона, Если интерес представляет не относипельное, а абсолютноеположение светового пучка, блок 26 .нормирования шунтируется или исключается, В этом случае в регистр 40.пороговых средств 30 закладываетсяабсолютная граничная величина,Формула изобретенияСпособ контроля юстировки положения оптической оси пучка света от 186носительно заданной точки, заключающийся в размещении по ходу луча измерительной плоскости, разделенной на секторы, вершины центральных углов которых, совмещены с заданной точкой, измерении соотнетстнующих пучков снета в отдельных секторах оптико-электронным способом, сравнении сигналов сотдельных секторов, по которым определяют отклонение положения оптической оси пучка света и секторах измерительной плоскости относительно заданной точки, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью поньппения точностии упрощения контроля путем внецениязвуковой сигнализации, генерируют дляотдельных секторов измерительной глос-.,.кости низкочастотные. сигналы, различные или по амплитуде, или частоте,или скнажности, модулируют пх по од-,ному иэ параметров н зависимости отизмеренной состгнляюпьей пучка света н соответствующих секторах и преобразуют в звуковые сигналы определенной громкости, высоты тапа и частоты прерываний, характеризующие отдельные секторы,2, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что ттпя отдельныхсекторон измерительной плоскости преобразование н звуковые сигналы различной высоты тона и громкости нзависимости от отклонения положенияпучка выполняют поочередно в циклической последовательности,3, Способ по пп.1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что формируютиз измеренных составляющих пучка света для смежных и оппознтно размещенных секторов разностние сигнаты,сравнение выполняют с наперед заданным граничным значением, представляющим допустимое отклонение положения пучка света относительно заданной точки, и одновременно преобразуют их в звуковые сигналы различнойвысоты тона, если разностные сигналы не превышают граничного значения,4Способ по пп,1-3, о т л ич а ю щ и й с .я тем, что измеренныесоставляющие ттучка .света отдельпыхсекторов, используемые для формирования разностных сигналов, предварительно нормируют,5, Способ по п.4, о т л и ч а ющ и й с я тем, что разностные сигча" лы модифицируют наперед заданной мо 15978нотонной функцией, возрастание которой для меньшего значения разностного сигнала происходит сильнее, чем улинейной функции,6, Способ по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью согласования поперечного сечения пучка све -та и измерительной плоскости, передизмерительной плоскостью размещаютоптическую систему, формирующую коллимированный пучок света соответствующего диаметра,7, Устройство для контроля юстировки положения оптической оси пучка све" 5та относительно заданной точки, включающее оптико-электронную систему измерения, размещенную по ходу луча ивыполненную в виде светочувствительной измерительной плоскости, разделен ной на секторы, вершины центральныхуглов которых совмещены в заданнойточке, узел сравнения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения контроля 25путем введения звуковой сигнализации,введены звуковые генераторы, формирующие низкочастотные сигналы дляотдельных секторов различной или амплитуды,или частоты, нли скважности 30в зависимости от составляющей пучкасвета, модуляторы одного из параметров низкочастотных сигналов, коммутатор поочередного циклического подклю"чения низкочастотных сигналову гене 35ратор тактовых импульсов и электроакустический преобразователь, причемвыходы звуковых генераторов подключены к входам модуляторов выходы которых подключены к входам коммутатора, выход генератора тактовых импуль-. сов подключен к первому управляющему входу коммутатора, а его выход подключен к входу электрооптического преобразователя,8, Устройство по и, 7, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что введеныпороговые средства, Формирующие уп"равляющий сигнал на втором управляющем входе коммутатора, выполненные ввиде узла сравнения из дифференциальных блоков, формирующих разностныесигналы в соответствии с величинойсветового сигнала, регистр граничногозначения, блоки модификации, преобразующие разностные сигнапы в соответствии с наперед заданной монотонной функцией, которая для меньших значений разности возрастает сильнее,чем линейная функция, и средства срав"нения модифицированных сигналов, причем входы дифференциальных блоковявляются входами пороговых средств, авыходы дифференциальных блоков подключены к входам блоков модификации,выходы которых подключены к первым.входам средств сравнения, а выход регистра подключен к вторым входамсредств сравнения, выход которых является выходом пороговых средств,9, Устройство по п,7 или 8, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что,введенблок нормирования, на входы которогосигналы подаются с отдельных секто"ровф светочувствительной измерительной плоскости, а его выходы подключены к входам пороговых средств,1 О, Устройство по п, 7 или 8, или 9,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что перед измерительной плоскостью введенасогласующая оптическая система, выполненная в виде афокальной оптическойсистемы,159 7118 Составитель Е,ЛыкашеваА,Огар Текред А,Кравчук Корректор М.Пожо Редак аказ 29 Тираж 436 исн ственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 1 Про осударственного комитета по изобретениям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб. рытиям прй ГКНТ ССС 4/5