Устройство совмещения двух объектов — SU 1067348 (original) (raw)
СОЮЗ СОЩТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 801067 1/00 5(50 б ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ САНИ РЕТЕНИ АВТОРСК СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) 1. Авторское свидетельство ССС507195, кл. б 01 В 11/26, 1969.2. Патент Франции2.131.639,кл. 6 01 В 11/00, 1972 (прототип). СТВО С содерж с колл нии, пе креплен ую пен а второ о, с це ено уг снован(54) (57) УСТРОЯДВУХ ОБЪЕКТОВ,источник излученияновленные на основназначенную для сдвух объектов, втордел ительный блокустанавливаемых нлачающееся тем, чточности, оно снабжустановленным на ОВМЕЩЕНИЯ ащее основание, иматором, устантапризму, предия с одним из тапризму, свето- фотоприемника, м объекте, отлью повышения ловым зеркалом, ии и ориентированным таким образом, что его ребро перпендикулярно направлению излучения и параллельно основаниям пентапризм, и третьей пентапризмой, светоделительный блок установлен на основании под углом 45 к направлению излучения и выполнен из полупрозрачной плоскопараллельной пластины и зеркала, установленных параллельно друг другу и образующих два параллельных канала, в одном из которых последовательно установлены и оптически связаны первая пентапризма и один из фотоприемников, а в другом - вторая и третья пентапризмы, скрепляемые с объектом, несущим первую пентапризму и угловое зеркало, а в обратном ходе излучения от углового зеркала - третья пентапризма и второй фотоприемник, каждый из фотоприемников выполнен двух- в секционным, а выходы секций каждого фотоприемника и общие их выходы включены по балансной схеме.Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для контроля относительного положения двух объектов в машино- и судостроении.Известно устройство совмещения двух объектов, содер кащее основание, лазер, телескопическую насадку, призму Дове и блок контроля положения измерения, установленные на одном объекте, двухкоординатный фотопри.мник и блок индикации, установленные на втором объекте 11,Недос гат ком устройства является невысокая точность совмещения, обусловленная отсутствием контроля взаимных разворотов объектов совмещения.Наиболее близким по технической сущности к изобретеник) является устройство совмещения двух объектов, содержащее основаниеисточник излучения с коллиматором, установленные на основании, пента- призму, предназначенную для скрепления с одним из двух объектов, вторую пента- призму, светоделительный блок и два фотоприемника, устанавливаемые на втором объекте 121.Недостатком устройства является невысокая точность, которая обусловлена погрешностями вносимыми подвижным оптическим элементом (пентапризмой) при его случайных линейных и угловых смещениях относительно пучка лучей источника излучения,Цель изобретения - повышение точности, Указанная цель достигается тем, что устройство совмещения двух объектов, содержащее основание, источник излучения с коллиматором, установленные на основании, пентапризму, предназначенную для скрепления с одним из двух объектов, вторую пентапризму, светоделительный блок и два фотоприемника, устанавливаемых на втором объекте, снабжено угловым зеркалом, установленным на основании и ориентированным таким образом, что его ребро перпендикулярно направлению излучения, и параллельно основаниям пентапризм, и третьей пентапризмой, светоделительный блок установлен на зсновании под углом 45 к направлению излучения и выполнен из полупрозрачной плоскопараллельной пластины и зеркала, установленных параллельно друг другу и образующих два параллельных канала, в одном из которых последовательно установлены и оптически связаны первая пентапризма и один из фотоприемников, а в другом - вторая и третья пентапризмы, скрепляемые с объектом, несущим первую пентапризму и угловое зеркало, а в обратном ходе излучения от углового зеркала - третья пентапризма и второй фотоприемник, каждый из фотоприемников выполнен двух- секционным, а выходы секций каждого фотоприемника и общие их выходы включены по балансной схеме. На фиг. 1 представлена оптическая схемаустройства; на фиг. 2 - положение следа пучков излучения на двухсекционных фотоприемниках в первом и втором каналах при точном совмещении объектов; на фиг. 3 - положение следа пучков излучения на фотоприемниках при смещении объектов; на фиг. 4 - положение следа пучков излучения на фотоприемниках при поперечных смещениях или разворотах первого подвижного объекта.Устройство совмещения двух объектовсодержит основание 1, на котором установлены источник 2 излучения, например лазер, коллиматор 3, полупрозрачную плоскопараллельную пластину 4 и поворотное зеркало 5, образующие светоделительный блок, установленный под углом 45 к направлению излучения, первый подвижный объект 6, на котором установлены первая пентапризма 7, вторая пентапризма 8 и третья пента- призма 9, угловое зеркало 1 О, установленное на основании, ребро которого горизонтально и перпендикулярно направлению излучения, второй подвижный объект 11 с двумя двух- секционными фотоприемниками 12, 13, блоки 14, 15, 16 обработки сигнала.Устройство работает следующим образом.Монохроматический световой пучок отисточника 2 направляют в коллиматор 3, где формируют пучок с заданными параметрами, сформированное излучение поступает 30 на полупрозрачную плоскопараллельнуюпластину 4 светоделительного блока, которая часть излучения пропускает, а другую часть направляет на глухое поворотное зеркало 5 светоделительного блока. Пучок излучения, прошедший полупрозрачную плоскопараллельную пластину, попадает на первую пента- призму 7, скрепленную с первым подвижным объектом 6, который может перемещаться только вдоль направления излучения. Пента- призмой 7 пучок лучей отклоняется на угол, 40 равный 90 О, и направляется на фотоприемник 12, выполненный двухсекционным и расположенный на втором подвижном объекте 11, который имеет перемещение вдоль и перпендикулярно направлению излучения.Световой пучок, отраженный от поворотного 45 зеркала 5, выходит параллельно направлению излучения источника света, который направляют во вторую пентапризму 8, скрепленную также с первым подвижным объектом и ориентированную таким образом, что она направляет вышедший из нее пучок излучения в противоположном направлении пучку луч, вышедшему из первой пентапризмы 7. Излучение, прошедшее вторую пента- призму 8, попадает на третью пентапризму 9, скрепленную с первым подвижным объектом,Пентапризмы 8 и 9 поворачивают излучение на 180 и направляют его на нижнюю грань углового зеркала 10, установленного на основании 1.1067348 фца 3 фг ВНИИПИ Заказ 11194/44 Тираж 593 ПодписноеФилиал ППП Патентз, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Излучение, последовательно отраженное от нижней и верхней граней углового зеркала, возвращается в пентапризму 9, пройдя которую, попадает на второй двухсекционный фотоприемник 13, скрепленный со вторым подвижным объектом 11.Противоположная ориентация направления излучения после первой и второй пентапризм приводит к тому, что смещение первого подвижного объекта 6 перпендикулярно направлению своего перемещения или его разворот вызывает смещения пучков лучей, прошедших первую 7 и вторую 8 пентапризмы, на равные, но противоположно направленные величины. Третья пентапризма 9 и угловое зеркало 10 предназначены для того, чтобы вернуть пучок излучения из пентапризмы 8 на двухсекционный фото- приемник 13.При совмещении подвижных объектов 6 и 11 и отсутствии поперечных смещений и разворотов подвижного объекта 6 пучки лучей от первой 7 и третьей 9 пентапризм освещают равные площади секций двухсекционных фотоприемников 12 и 13 (фиг. 2). В результате этого сигналы на блоках 14, 15 обработки, электрически связанных с одним из двухсекционных фотоприемников, оказываются равными между собой.Блоки обработки, построенные по балансной схеме, реагируют лишь на разностный сигнал и при равенстве световых потоков на входе каждой из секций фотоприемника, суммарный выходной сигнал с фотоприемника равен нулю. Точно так построен и блок 16 обработки, на вход которого поступает суммарный выходной сигнал обоих фотоприемников. При смещении подвижных объектов 6, 11друг относительно друга пучки лучей отпервой 7 и третьей 9 пентапризм смещаютсяв одну сторону (фиг. 3) относительно центров двухсекционных приемников 12 и 13.При этом на секциях фотоприемниковосвещаются. неравные площади. Сигналыс секций фотоприемников становятся неравными друг другу и на выходе блоков 14, 15обработки появляется сигнал, причем знак10 сигнала с выхода обоих фотоприемниковоказывается в этом случае одинаковым.В результате этого на выходе блока 16обработки сигнал оказывается сложенным,что позволяет повысить чувствительностьустройства к точности совмещения объек 1 зтов 6 и 11,При поперечных смещениях и 1 или) разворотах первого подвижного объекта 6(фиг. 1) пучки лучей от первой 7 и третьей 9пентапризм смещаются в разные стороны2 О на равные расстояния (фиг. 4).При этом на выходах блоков 14, 15обработки сигнал изменяется одинаково,но имеет разный знак, а на выходе блока 16обработки сигнал при этом остается неизменным.25 Т. е. устроиство фиксирует перемещенияпервого 6 и второго 11 подвижных объектовдруг относительно друга, происходящиевдоль одной из координатных осей, но нереагирует на взаимное перемещение этихобъектов вдоль другой координатной оси ине реагирует на угловые развороты и поперечные смещения первого подвижного объекта,это позволяет исключить случайные погрешности пространственного положения подвижного объекта, что, в конечном итоге, способствует повышению точности совмещения.