RU189105U1

RU189105U1 - Датчик углового рассогласования

Info

Publication number: RU189105U1
Application number: RU2018139195U
Authority: RU
Inventors: Виктор Васильевич Сычев; Андрей Иванович Клем
Original assignee: Андрей Иванович Клем
Priority date: 2018-11-07
Filing date: 2018-11-07
Publication date: 2019-05-13

Abstract

Полезная модель относится к оптическому приборостроению и может найти применение в измерении и контроле пространственного положения элементов составного зеркала оптического телескопа. Заявленное устройство для измерения и контроля пространственного положения элементов составного зеркала основано на использовании псевдообращения волнового фронта контрольного пучка и методе фотоэлектрооптического усиления сигнала углового рассогласования. Устройство также содержит оборачивающую систему, жестко закрепленную на опорном зеркале с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной поверхности опорного зеркала. Изображение маски-позитива после отражения от контролируемого элемента совмещается с маской-негативом, о величине углового рассогласования судят по смещению изображения маски-позитива относительно маски-негатива. Фотоприемные устройства на выходе каналов маски-позитива и маски-негатива включены навстречу друг другу по дифференциальной схеме. При этом маска-позитив и маска-негатив могут быть выполнены в виде чередующихся прозрачных и непрозрачных концентрических колец, а направление углового рассогласования определяется с помощью квадрантных фотоприемников на выходах каждой из масок. Технический результат - повышение надежности работы устройства вследствие его упрощения при сохранении прецизионных свойств измерения углов. 2 ил.

Description

Настоящая полезная модель относится к оптическому приборостроению и может найти применение в измерении и контроле пространственного положения элементов составного зеркала оптического телескопа.

Техническим результатом является повышение надежности работы устройства вследствие его упрощения при сохранении прецизионных свойств измерения углов.

Из существующего уровня техники известен фотоэлектрооптический усилитель [Ильин Р.С., Федотов Г.И., Федин Л.А. Лабораторные оптические приборы: учеб. пособие для вузов / Ильин Р.С., Федотов Г.И., Федин Л.А. -М.: Машиностроение, 1966. - 496 с.: ил. - Библиогр.: с. 490-492., стр. 437. Рис. 276. Схема фотоэлектрооптического усилителя], который реализует метод фотоэлектрооптического усиления сигнала углового рассогласования.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является стыковочный датчик контроля положения элементов составного главного зеркала телескопа ACT-1200 [Васильев А.С., Высоцкий Ю.П., Гутников Б.Я., Стешенко Н.В., Сычев В.В. и др. Астрономический телескоп ACT-1200 с составным главным зеркалом / под общ. ред. Устинова Н.Д. // Оптико-механическая промышленность. 1985. №11. С. 22-25. Схема контроля положения элементов составного главного зеркала телескопа ACT-1200], который реализует методы псевдообращения волнового фронта контрольного пучка и метод фотоэлектрооптического усиления сигнала углового рассогласования, и содержит маску-позитив, изображение которой после отражения от контролируемого элемента совмещается с маской-негативом, а о величине углового рассогласования судят по смещению изображения маски-позитива относительно маски-негатива.

Принципиальная схема исполнения датчика углового рассогласования представлена на фиг. 1 и 2. В качестве источника света используется ИК-фотодиод 1. Свет от источника падает на выпуклую линзу 2 и, пройдя сквозь куб-призму 3, освещает параллельным пучком маску-позитив 4. Далее световой пучок проходит путь через выпуклую линзу 5, куб-призму 6, оптический световод 7 и световозвращатель 8 и попадает параллельным пучком на элемент составного зеркала 9, сопрягаемый к опорному элементу 10. Отражаясь от элемента 9, световой пучок проходит обратный путь последовательно через элементы 8, 7, 6 и попадает через выпуклую линзу 11 на маску-негатив 12, расположенную в фокальной плоскости линзы 11.

Далее световой пучок через выпуклую линзу 13 попадает на светочувствительный элемент 14. В свою очередь часть света, отраженная в куб-призме 3 от маски-позитива 4, попадает через выпуклую линзу 15 на светочувствительный элемент 16. Таким образом, световые пучки, прошедшие через маску-позитив 4 и маску-негатив 12, выполненные в виде чередующихся прозрачных и непрозрачных концентрических колец, регистрируются на квадрантных фотоприемниках 20 и 21 светочувствительных элементов 16 и 14 соответственно (фигура 2). Полученные на элементах 14 и 16 сигналы попадают в дифференциальный преобразователь сигнала 17, где они, включенные навстречу друг другу, формируют сигнал, пропорциональный величине смещения изображений на масках 12 и 4. При этом световозвращенное позитивное изображение маски накладывается одновременно на маску- позитив 4 и маску-негатив 12. В случае смещения изображений, сигнал с выхода 16 будет уменьшаться, а с выхода 14 - увеличиваться. Включенные встречно сигналы на нагрузке удваиваются с эффектом вычитания шумов и помех.

При отсутствии же углового рассогласования между сопрягаемыми элементами 9 и 10 на выходе блока сумматора сигналов 17 будет нулевой сигнал. При наличии углового рассогласования между этими сегментами на выходе будет сигнал, пропорциональный величине этого рассогласования.

Таким образом, дифференциальный преобразователь 17 формирует сигнал управления для исполнительного механизма (актуатора), отрабатывающего рассогласование.

Для обеспечения целостности выступающей за габарит опорного элемента 10 составного зеркала оптической прямоугольной призмы 8, последняя выполняется с механизмом 18 поворота ее в рабочее положение после раскрытия конструкции СГЗ в космосе. Механизм поворота 18 закреплен на опорном элементе составного зеркала 10 в узле 19.

В результате обработки сигналов в 17 вырабатывается соответствующее управляющее воздействие, и производится коррекция в соответствующих угловых координатах элементов СГЗ по двум направлениям декартовой системы координат.

Claims

1. Устройство для измерения и контроля пространственного положения элементов составного зеркала, основанное на использовании псевдообращения волнового фронта контрольного пучка и методе фотоэлектрооптического усиления сигнала углового рассогласования, отличающееся тем, что оно содержит оборачивающую систему, закрепленную на опорном зеркале с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной поверхности опорного зеркала, а фотоприемные устройства на выходе каналов маски-позитива и маски-негатива включены навстречу друг другу по дифференциальной схеме.

2. Устройство для измерения и контроля пространственного положения элементов составного зеркала по п. 1, отличающееся тем, что в нем маска-позитив и маска-негатив выполнены в виде чередующихся прозрачных и непрозрачных концентрических колец, а направление углового рассогласования определяется с помощью квадрантных фотоприемников на выходах каждой из масок.

3. Устройство для измерения и контроля пространственного положения элементов составного зеркала по п. 1, отличающееся тем, что в нем оптическая система в составе световода, куб-призмы, объективов и обеих масок жестко закреплены на опорном зеркале.