Устройство для автоматической центрировки линз

СВЕТСНИ 10275 СН ЛИН Эа) С, 01 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ Н ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН Т ССС ОТНРЬ ОПИС Е ИЗОБРЕТЕНИЯСВИДЕТЕЛЬСТВУ Н АВТОИН(54) (57)1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЦЕНТРИРОВКИ ЛИНЭ, содержащее матрицу Фотоприемников, соединенных с фотоэлектрическими преобразователями блока управления, включающего элемент ИЛИ и тиристорные коммутаторы, электроприводы позиционирования и синхронизации, источник излучени светочувствительный регистратор лучения, светоделитель, схему си хронизации и механизм фиксации и цеитрировки, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что, с целью повышения .надежности устройства, механизм фиксации и центрировки выполнен в видесмонтированных в полом шпинделе двух синусно-косинусных механизмов,. несущих шаровую втулку с центрируемой линзой охваченную якорем электромагнитного фиксатора, и четырех концентрично. установленных с возможностью ограниченного поворота полых валов, шарнирно соединенныхсоответствующей кулисой синусно-косинусного механизма и через сумматор с валом с ронного электропривода и валом с ветствующего электропривода позиционирования, подключенных к выходу тиристорного четырехканального коммутатора блока управления, содержащего в каждом канале последовательно подключенные к выходу Фотоэлектрического преобразователя первого канала генератор пилообразного напряжения., компаратор и тиристорный коммутатор, при этом генератор пилообразного напряжения входом подключен н первом канале к фаэовому дискриминатору, одним входом подключенному к выходу фотоэлектрического преобразователя этого канала, а вторым - к выходу второго Фотоэлектрического преобразователя, во втором канале - через интегратор к выходу элемента ИЛИ, входами подключенного к третьему и четвертому Фотоэлектрическим пре- Ффффф образочателям, а в третьем и четвер- Ъафе том каналах - через, соответствующие интеграторы к выходу пятого и шесто- й го Фотоэлектрических преобразователей, при этом схема синхронизации выполнена в виде модулирующего дис-4 ка, жестко связанного со шпинделем механизма Фиксации и центрировки и размещенного между дополнительным источником излучения и фотоприемни- (д ком первого канала блока управления.2. Устройство по п. 1, о т л и - Ж ч а ю щ е е с я тем, что, с целью евер обеспечения направленности и величины сигнала коррекции, в нем между регистратором излучейия и матри-. цей фотоприемников установлен, Фильтр переменной оптической плот- ф ности.Изобретение относится к опти, ко-механической промышленности, вчастности к оптическому производству линз, и может быть использованодля автоматической центрировки линзв мелкосерийном и массовом производствах,Качественная центрировка оптической оси линзы относительно ее осивращения является необходимой длялюбой оптической системы и улучшает качественные показатели оптики.Известно устройство, которое может быть использовано для автоматической центрировки линз, содержащееисточник света, держатель оправыс линзой, светоделитель, матрицуфотоприемников, датчик положениядержателя оправы с линзой, исполнительные органы и схему управления,включающую генератор, соединенныйс блоком сравнения и выделения разности, блок фотоэлектрических преобразователей, выходы которых черезблок сравнения и выделения разностиподключены к синхронизатору 1 3.Недостатками известного устройства являются низкие производительность и точность ввиду релейного управления электроприводом.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство, которое обеспечиваетавтоматическую центрировку линзы,осуществляя совмещение оптическойоси линзы с осью вращения эа счетэлектромагнитных перемещений ударамипо оправе, имеющей две степени свободы "вязкого" перемещения в сферической опоре. При работе устройства отраженный луч от центрируемойлинзы попадает на светоделитель,расположенный под углом 45 ф к осивращения, и отклоняется в перпендикулярном направлении на матрицу фотоприемников, описывая на ией кривые типа окружности. По мере центрировки радиус этих кривых уменьшается, приближаясь к нулевому значению.Матрица фотоприемников в этомустройстве выполнена в виде трехсекторов, расположенных под углом120 о друг к другу и с центральнымфотоприемником, при этом в схемублока управления введено два ЭКтриггера с блоком управления и двапреобразователя длительности им.пульса в токовый-импульс, а выходыпреобразователей соединены с исполнительными органами ,2 .Недостатками указанного устройства для центрировки линз являетсяналичие некоторого шумового фона,сопровождающего работу устройства,быстрый износ электромагнитныхударников и необходимость работы вусловиях сравнительно стабильногомикроклимата.Изменения температуры от работы электромагнитов Фиксации, вибрация не только внешняя, но и создаваемая работой ударников, вызывают необходимость сравнительно частых наладочных работ.Кроме того, недостатком такого устройства является последовательность операции центрировки тангенциальной составляющей рассогласования и составляющей зксцентриситета, Хотя производительность электромаг- нитных перемещений превышает производительность системы регулирования с исполнительным электроприводом предполагается с редуктором), однако при совмещенной во времени работе электропривода по отработке указанных составляющих ошибки рас 5 10 5 29 25 30 35 40 45 50 55 бО б 5 согласования производительность устройства может быть повышена, Большая колебательность процесса также уменьшает производительность.Цель изобретения - повышение надежности устройства.и обеспечение направленности и величины сигнала коррекции.указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем матрицу фотоприемников, соединенных с фотоэлектрическимй преобразователями блока управления, включающего элемент ИЛИ и тиристорные коммутаторы,электроприводы позиционирования и синхронизации, источник излучения, светочувствительный регистратор излучения, светоделитель, схему синхронизации и меха-, -низм фиксации и центрировки, механизм фиксации и центрировки выполнен в виде смонтированных в поломшпинделе двух синусно-косинусныхмеханизмов, несущих шаровую втулкус центрируемой линзой, охваченнуюякорем;электромагнитного Фиксатора,и четырех концентрично установленных с воэможностью ограниченногоповорота полых валов, шарнирно соединенных с соответствующей кулисойсинусно-косинусного меканизма и через сумматор с валом синхронного электропривода и валом соответствующего электропривода позиционирования, подключенных к выходу тиристорного четырехканального коммутатораблока управления, содержащего в каждом канале последовательно подключенные к выходу фотоэлектрическогопреобразователя первого канала генератор пилообразного напряжения,.компаратор и тиристорный коммутатор,при этом генератор пилообразногонапряжения входом подключен в первом канале к фазовому дискриминатору,одним входом подключенному к выходуФотоэлектрического йреобразователяэтого канала, а вторым - к выходувторого фотоэлектрического преобразователя, во втором канале -,через интегратор к выходу элемента,ИЛИ; входами подключенного к третьему н четвертому Фотоэлектрическим преобразователям, а в третьем и четвертом каналах - через соответствующие интеграторы к выходу пятого и шестого Фотоэлектрических преобразователей,при этом схема синхронизации выполнена в виде модулирующего дневка, жестко свяэайного со шпинделем механизма фиксации и центрировки и размещенного между дополнительным источником излучения и Фотойриемникомпервого канала блока управления.Между регистратором излученияи матрицей фотоприемников установленфильтр переменной оптической плотности.Такая структура устройства позволяет обеспечить. Унификацию каналов,Увеличение производительности достигается за счет совмещения периодовотработки электроприводами рассогласования, связанных с составляющимидецентрированного "положения линзы" ф с держателем. Уменьшение колебательности процесса центрировки достигается структурой каждого названного ЗОканала в блоке управления принципомуправления: числовым, широтно-ФазоНа фиг. 1 представлена оптическаясхема устройства, совмещенная с 35элементами кинематической схемы; нафиг. 2 - блок-.схема блока управления;на Фиг. 3 - кинематическая схема сумматора-дифференциала;на Фиг, 4 - траектории луча на матрйце фотоприемников: Л - при фазовом рассогласовании(; Р Б - в синфазном состоянии;.наФиг. 5 - разрез А-А на Фиг. 1, пояснякщий работу сивусно-рычажных ме,ханизмов, преобразующих угловые перемещения полых. валов соответствующихдифференциалов в поступательные иугловые перемещения объекта центрировки; на Фиг. б .- матрица Фотоприемников в двух проекциях с совмещенным с ней светофильтром переменной.светопроницаемости; на Фиг, 7 - диаграмма электрического сигнала на выходе Фотоприемников преобразователейканала отработки тавгенциальной составлякщей децентрировки линзы; ва 55фиг. 8 - блок-схема управления механизмом фиксациина Фиг. 9 - диасамьи, поясняющие работу канала ффазаф(фиг. 2 1, где; с -.опорный сивхросигнал, 6 - сигнал на выходе фойо- ; 46прремника фазового положения траектории луча ОКГ, В - диаграмма динамического состояния электроприводаЭаэовой отработки в согласованномдостоянии, Ъ - диаграмма сигнала у на выходе генератора ГПН с рабочей точкой срабатывания компаратора при напряжении О в согласованном состоянии, д - диаграмма сигнала на выходе Фазового дискриминатора при Фазовом рассогласовавин, Ю - диаграмма коммутации электропрнвода фазовой отработки прн Фазовом рассогласованин;на Фиг. 10 - диаграмм, поясняющие работу канала "Танген-циальныйф (О - диаграмма сигнала на выходе генератора пилоОбразного напряжения в четные в нечетные полу- периоды питакщего напряжения о - , диаграмма коммутации электропривода тангенциальной отработки с переходом из несогласованного состояния в согласованное );на фиг. 11 - диаграьвы, поясняющие работу канала "Х(У ) - отработка" .( си - диаграмма сигнала на выходе генератора пилообразного напряжения, о - диаграмма коммутации электропривода Х(У ) - отработки с переходом из несогласованного состояния в согласованное ),Устройство для автоматической центрировки линз содержит (Фиг. 1 ) держатель 1 с линзой 2, регистратор 3 излучения (отражатель), шаровую втулку 4, якорь 5 электромагнитной системы б Фиксации,.установленный с возможностью плоско-параллельных перемещений в шпинделе 7, ось вра щения которого совпадает с осью визирования источника 8 излучения:- оптического квантового генератора, синусно-рычажные механизма 9 - 12 (фиг. 1 и 5 ), концентрические полые валы 13 - 16, установленные с возможностью независимых ограниченных поворотов относительно шпинделя 7, несущего модулирующий диск 17, размещенный между светодиодом 18 н Фотоприемником 19 Фазовой синхрони зации, светочувствительную матрицу 20 Фотоприемников (Фиг. 1 н 6 ) с центральным отверстием 21, совмещенную со светофильтром 22 переменной светопроницаемости, светоделитель 23, Фотопрнемник 24 центрировки, механические сумматоры-дифференциалы (один из которых изображен на Фиг, 31, кинематически связанные каждый первым входом с налом 25 синхронного электропривода ,вращения шпинделя и вторым входом с соответствующим исполнительным электроприводом отработки составлякщих децентрировки линзы.Каждый из механических сумматоров- дифференциалов содержит кинематические йарй 26 и 27, сателлиты 28, само- . тормозящуюся пару 29 червяк-шестерня. Каждый синусно-рычажный механизм (Фиг. 5 и 1 ) выполнен в виде двух взаимно перпендикулярных кулис 9 12 хвостовиком 30 шарнирно закреп.ленных на шпинделе 7, а другими кон 5 1027561 6цами посредством пальцев 31 - с соответствующими концентрично установленными валами 13 - 16.Матрица 20 Фотоприемников ( фиг.1 и 6 ) содержит фотоприемники 32 и 33 в каналах Х и У - отработок блока 5 управления (фиг, 2), фотоприемники 34 и 35 (фиг. б ) в канале "Тангенциальныйф (фиг. 2) тангенциальной отработки 3"(Фиг. 1), Фотоприемник36 (,фиг. 6) в канале "Фаза" (Фиг, 2,). 10 Фазовой отработки -Ч+ (Фиг. 4). Каждый из фотоприемников связан с соответствующим фотоэлектрическим преобразователем 37, - 37. (Фиг, 2 и 8), 15В канале "Фаза" блока управления ( фиг. 2) генератор 38 пилообразного напряжения подключен управляющим входом к выходу фазового дискриминатора 39, а в,канале "Тангенциальный" генератор 382 через интегратор 40 подключен к выходу схемы ИЛИ 41; в каналах Х(У ) - отработка генераторы 38и 384 пилообразного напряжения , подключены соответственно. Управляющи- ми входами через интеграторы 42 и 43 к фотоэлектрическим преобразователям 37 и 37,а выходом каждый генератор пилообразного напряжения ГПН 38 - 38 4 подключен через соответетвующий компаратор 44- 444 с регулировочным резистором 45, - 454 к1уйравляющему входу тиристорного коммутатора 46- 46 , подключенного последовательно с электроприводом позиционирования 47 - 47, к источ нику .питания переменного тока частотой, при этом каждый тиристорный коммутатор содержит включенные встречно-параллельно цепочки из тиристоров 48 и 48 и диодов 49, и 40 49 с резисторамй 50и 502 в цепи управляющего электрода каждого тиристора и резистором 51 утечки.В исходном состояниикаждый из синусно-рычажных механизмов 9 - 12 (фиг. 1 и 5 ) занимает среднее положение возможных угловых поворотов от среднего положения, обеспечивая сцентрированное состояние шаровой втулки 4 ( Фиг. 1 ) с хвостовиком 30 при несцентрированном состоянии держателя 1 с линзой 2 оптическую ось которой необходимо сцентрировать.Пусть иэ несцентрированного сос тояния фазового и тангенциального, а также Х, У рассогласований оптическая ось линзы 2 приводится в совмещенное состояние с осью вращения шпинделя 7.В исходном несогласованном сос тоянии линзы 2 ( фиг. 1.) луч йсточника 8 излучения через светоделитель 23, центральное отверстие 21 матрицы 20 Фотоприемников попадает на линзу 2, отражается от светочувствительногь регистратора 3 и подуглом у проецируется на поверхностисветофильтра 22, совмещенного с матрицей 20 фотоприемников, При синхронном вращении шпинделя 7 траектория пятна луча в общем случае представляет эксцентричную окружностьА радиуса Р с центром О. и с фазовым сдвигом, например, - 9 (фиг, 4)относительно синхросигнала (фиг. 9 а ),формируемого на Фотоприемнике 19( Фиг. 1 и 2 ) и (фиг. 9 с 1,6),При фазовой отработке исполнительнымэлектроприводом 47. (фиг. 2) посредством сумматора-диФференциала(фиг.3)и синусно-рычажного механизма 12(Фиг. 1 и 5 ) окружность А траекториипятна луча с центром О занимает по 1ложение Б с центром О (фиг; 4)синфазное состояние по каналу "Фаэаф(фиг. 2 ).Тангенциальная составляющая де"центрировки линзы отрабатываетсяисполнительным электроприводом 472(.Фиг, 2 ) при помощи синусно-рычажного механизма 11 (Фиг. 1 и 5аналогично а составляющие Х и У -децентрировок соответственно электроприводами 47 з и 47 А (фиг. 2 ) припомощи синусно-рычажных механизмов9 и 10 (фиг. 1).В результате луч источника излучения, отраженный от светочувствительного регистратора 4, образует наматрице 20 фотоприемник (Фиг. 1 и 4)траекторию уменьшающегося радиуса ив конечном итоге совмещается с еецентральным отверстием 21 (,фиг. 1и б ). Отклоняясь .на 90 на свето"делителе 23, отраженный луч ОКГспопадает на фотоприемник 24 центрировки (фиг. 1 и 8 ), Это обеспечивает электрический сигнал на выходеФотоэлектрического преобразователяФормирователя 37. (Фиг. 8 ) и возбуждение электромагйитной системы Фик- .сации ,(фиг. 1-8). В результате воздействия электромагнитной силы наякорь 5 осуществляется зажим шаровой втулки 4. После осуществленияфиксации держателя 1 его поверхность подвергается Финишной обработке,Функциональное назначение матричного регистратора 20,(фиг; 1 й 6 )состоит в развязке каналов (фиг. 2 ).Совмещенный с ним светофильтр 22,имеющий переменную светопроницаемость с увеличением светопропускания от центра к край, обеспечиваетФормирование электрического сигнала,увеличивающейся амплитуды пропорционально радиусу удаления от центра( фиг. 7 ), Если траектория .луча совпадает с концентрическими окружностя-ми, то вырабатываются сигналы постоянных уровней. Осуществляется преобразованиеФ,. К(О;),где 4 ф - световой поток т -уровняна радиусе р,;К - коэффициент йропорциональности,0 - электрический сигнал преобразования на-уровне,Чем больше радиус уровня р ,тембольше амплитуда электрическогосигналаЕсли центр траектории пятна лучаобразует эксцентриситет (фиг. 4 ), 1 Оэлектромагнитный сигнал, форьвруеьийна выходе фотопреобразователей,отображается синусоидой, амплитудакоторой пропорциональна переменномурадиусу р (фиг. б и 7 ), 15Исйользование.в матрице 20 фотоприемников (фиг. 5 ) независимыхгрупп фотоприемников в соответствующих каналах блока управления позволяет осуществлять совмещенную вовремейи отработку составляющих децентрировки линзы электроприводамипозиционирования.Параллельная отработка рассогла. сований по всем четырем каналам обеспечивает увеличение производительности при центрировке оптической оси линзы в сравнении с устройством, где отработка составляющих децентрировки осуществляется последовательно.В предлагаемом техническом решении колебательность процесса центрировки уменьшена, так как используется широтно-Фазовое управление электроприводом отработки соответствующей составляющей центрировки. При оптимальном переДаточном отношении между электроприводом и под,вижной конечного исполнительного органа согласно данным при макетировании приводаотработки составляющей точность центрировки может быть увеличена до 3 эл.При отсутствии ударников улучшено конструктивное оформление при свободной зоне установки сборочной еди- ницы оправа-линза,1027561 акт 4725/45ВНИИП Тираж 873 Подписноосударственного комитета СССелам изобретений и открытийа, Ж, Раушская наб д. 4 035, Иос 5 Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул, Проектная Составитель В, Васенов Безродная Техред С,Мигунова Корректор А. ФеРе