SU1290063A1 - Method of determining changes of object angular coordinate in plane and device for effecting same - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  угловых координат удаленных объектов. Цель изобретени  - расширение диапазона измер емых координат и повышение точности измерений за счет исключени  неоднозначности измерени  сдвига интерференционных полос, по которому суд т об изменении угловой координаты объекта . С объектом св зывают точечный источник света. Пучки излучени  источника воспринимаютс  разнесенными в плоскости контрол  входными зеркалами 1, 2 и 3 и направл ютс  в блок регистрации интерференционных картин с помощью зеркал 4 и 5. Отношение рассто ний между зеркалами 1 и 2 1 и 3 составл ет иррациональное число. Поэтому в плоскости анализа образуютс  две интерференционные картины с шагом полос, некратным друг другу. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. SS (Л 5 N3 Ж. О5 ооThe invention relates to a measurement technique and can be used to measure the angular coordinates of distant objects. The purpose of the invention is to expand the range of measured coordinates and increase the accuracy of measurements by eliminating the ambiguity of measuring the shift of interference fringes, which is used to judge the change in the angular coordinate of an object. A point source of light is associated with the object. The source radiation beams are perceived as input mirrors 1, 2 and 3 spaced apart in the plane of control and sent to the interference pattern registration unit using mirrors 4 and 5. The ratio of the distances between mirrors 1 and 2 1 and 3 is an irrational number. Therefore, in the analysis plane, two interference patterns are formed with stripe pitch that are not repeated each other. 2 sec. f-ly, 3 ill. SS (L 5 N3 J. O5 oo

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  угловых координат удаленных объектов .The invention relates to a measurement technique and can be used to measure the angular coordinates of distant objects.

Цель изобретени  - расширение диапазона измер емых координат и повышение точности измерений, достигаемые в части способа суждением об изменении координаты по результатам интерференции двух пар пучков излучени , испускаемого разме- ш,аемым на объекте источником, получаемых выделением из одного волнового фронта двух пар участков, попарно разнесенных друг относительно друга на рассто ни , отношение которых равно иррациональному числу. Кроме того, цель достигаетс  снабжением известного устройства вторым интерференционным смесителем, входные зеркала которого разнесены на рассто ние, относ щеес  к рассто нию разнесени  входных зеркал первого смесител  как иррациональное число.The purpose of the invention is to expand the range of measured coordinates and improve the accuracy of measurements, achieved in terms of the method by judging the coordinate change according to the results of the interference of two pairs of radiation beams emitted by the source, obtained by extracting two pairs of sections from one wave front separated from each other by distances whose ratio is equal to the irrational number. In addition, the goal is to supply the known device with a second interference mixer, the input mirrors of which are separated by a distance related to the separation distance of the input mirrors of the first mixer as an irrational number.

На фиг. 1 представлена схема устройства дл  осуш.ествлени  способа; на фиг. 2 - расположение элементов устройства в проекции на плоскость, перпендикул рной линии визировани  на объект измерени  (не показан ); на фиг. 3 - номограмма дл  определени  истинного значени  измер емой угловой координаты.FIG. 1 shows a diagram of an apparatus for drying a method; in fig. 2 shows the arrangement of the elements of the device in a projection on a plane, perpendicular to the line of sight on the object of measurement (not shown); in fig. 3 - nomogram for determining the true value of the measured angular coordinate.

Устройство содержит три плоских приемных зеркала 1, 2 и 3, полупрозрачное 4 и плоское 5 зеркала. Осевые лучи пучков излучени , испускаемого точечным источником , установленным на контролируемом объекте , обозначены позици ми 6, 7 и 8, а осевые лучи пучков, интерферируюш,их на выходе из смесител , - позицией 9.The device contains three flat receiving mirrors 1, 2 and 3, translucent 4 and flat 5 mirrors. The axial rays of the beams of radiation emitted by a point source mounted on a controlled object are marked with the positions 6, 7 and 8, and the axial rays of the beams interfering them, at the exit of the mixer, by the position 9.

Зеркала 1, 4 и 5 имеют в направлении, перпендикул рном плоскости измерени , габаритный размер вдвое больший, чем зеркала 2 и 3. Последние смещены друг относительно друга в указанном направлении на величину, равную их габаритному размеру . Рассто ни  между центрами зеркал 1 и 2, 1 и 3 в плоскости измерени  относ тс  друг к другу как иррациональное число. Нормали к зеркалам 1, 2 и 3 лежатThe mirrors 1, 4 and 5 are in the direction perpendicular to the measurement plane, the overall size is twice as large as the mirrors 2 and 3. The latter are displaced relative to each other in the indicated direction by an amount equal to their overall size. The distances between the centers of the mirrors 1 and 2, 1 and 3 in the measurement plane are related to each other as an irrational number. Normals to mirrors 1, 2 and 3 are

2Q приемного зеркала 3, а затем также проходит путь аналогичный первому каналу, но отража сь от других участков зеркал 4 и 5. В плоскости анализа образуютс  и регистрируютс  две интерференционные картины. Углова  ширина интерференционных полос в каждой из картин определ етс  рассто нием между приемными зеркалами и, так как эти рассто ни  различны дл  двух каналов, имеет разные значени . Поэтому одному и тому же значению угловой координаты объекта относительно приемных зеркал соответствуют разные значени  целого числа полос и дробной части в каждом из каналов, что позвол ет устранить неодЬозначность интерференционных измерений. По значени м дробной части в каждом из каналов определ етс  и целое число полос и, следовательно, истинное значение угловой величины. Эта операци  может быть, в частности, выполнена при помощи номограмм, построенных заранее (фиг. 3). На номограмме крайние, шка40 лы имеют разбивку а.щ и а„, пропорциональную значени м угловой ширины интерференционной полосы соответствующей картины . Центральна  шкала имеет разбивку аабс, пропорциональную абсолютному значению угловой величины. При одном и том же2Q of the receiving mirror 3, and then also passes a path similar to the first channel, but reflected from other parts of mirrors 4 and 5. In the plane of analysis, two interference patterns are formed and recorded. The angular width of the interference fringes in each of the pictures is determined by the distance between the receiving mirrors and, since these distances are different for the two channels, has different values. Therefore, the same value of the angular coordinate of the object relative to the receiving mirrors corresponds to different values of the integer number of bands and the fractional part in each of the channels, which makes it possible to eliminate the ambiguity of the interference measurements. From the fractional part values in each of the channels, an integer number of bands is determined and, therefore, the true value of the angular value. This operation can, in particular, be carried out using nomograms constructed in advance (Fig. 3). On the nomogram, extreme, scales have a breakdown of a.sh and a „proportional to the values of the angular width of the interference band of the corresponding pattern. The central scale has a breakdown of aabs proportional to the absolute value of the angular magnitude. With the same

30thirty

3535

в плоскости контрол , обращены к контроли- 45 значении дробной части смещени  интерферуемому объекту и образуют с направлением на него углы 45°. Зеркало 4 установлено между зеркалами 1 и 2 под углом к пр мой , проход щей через центр зеркала 2 параллельно плоскости измерени  и пересекающей перпендикул рную плоскости измерени  ось симметрии зеркала 1. Зеркало 5 расположено по ходу одного из пучков, идущих от приемных зеркал и отражаемых зеркалом 4, перпендикул рно этому пучку. По ходу второго пучка , отражаемого зеркалом 4, установлен блок регистрации интерференционной картины (не показан).in the plane of control, the controllable value of the fractional part of the displacement of the interfered object is turned and form angles of 45 ° with it. Mirror 4 is installed between mirrors 1 and 2 at an angle to the straight line passing through the center of mirror 2 parallel to the measurement plane and the axis of symmetry of the mirror 1 crossing the perpendicular measuring plane. Mirror 5 is located along one of the beams coming from the receiving mirrors and reflected by the mirror 4, perpendicular to this beam. In the course of the second beam reflected by the mirror 4, an interference pattern recording unit (not shown) is installed.

5050

5555

ренционнои полосы по одному из каналов на шкале абсолютного значени  угловой величины присутствует несколько значений, что и  вл етс  источником неоднозначности интерференционных отсчетов. Значение дробной части, измеренной по второму каналу , дает также неоднозначный отсчет. Совпадение происходит только при одном значении абсолютной величины, если рассто ние между парами зеркал св зано отношением , равным любому иррациональному числу, например корню квадратному из любого числа А, не  вл ющегос  полным квадратом:D DT .There are several values on the scale of the absolute value of the angular value in one of the channels on the scale of the channel, which is the source of the ambiguity of the interference samples. The value of the fractional part, measured by the second channel, also gives an ambiguous count. Coincidence occurs only with one absolute value, if the distance between pairs of mirrors is related to a ratio equal to any irrational number, for example, a square root from any number A that is not a complete square: D DT.

00

5 five

Способ реализуетс  следующим образом. Излучение источника засвечивает все три приемных зеркала одновременно. После отражени  от приемного зеркала 1 и зеркала 4 Б область анализа попадает излучение от одного из участков волнового фронта. Излучение от второго участка попадает в область анализа после отражени  от приемного зеркала 2, зеркала 4, зеркала 5 и прохождени  зеркала 4. За последним два пучка взаимодействуют и образуют интерференционную картину, положение интерференционных полос в которой зависит от положени  источника относительно приемных зеркал 1 и 2. Если объект смещаетс -от первоначального положени , то перемещают- с  и полосы в плоскости анализа, что можно зафиксировать и получить информацию о его угловом положении. Аналогично работает второй канал, где первый пучок проходит тот же путь, а второй отражаетс  отThe method is implemented as follows. The source radiation illuminates all three receiving mirrors simultaneously. After reflection from the receiving mirror 1 and mirror 4 B, the area of analysis enters the radiation from one of the sections of the wave front. The radiation from the second section falls into the area of analysis after reflection from the receiving mirror 2, mirror 4, mirror 5 and passage of mirror 4. For the last two beams interact and form an interference pattern, the position of the interference fringes in which depends on the position of the source relative to the receiving mirrors 1 and 2 If the object is displaced from its original position, then the lines are moved and in the analysis plane, which can be fixed and information about its angular position can be obtained. The second channel works in a similar way, where the first beam goes the same way, and the second reflects from

Q приемного зеркала 3, а затем также проходит путь аналогичный первому каналу, но отража сь от других участков зеркал 4 и 5. В плоскости анализа образуютс  и регистрируютс  две интерференционные картины. Углова  ширина интерференционных полос в каждой из картин определ етс  рассто нием между приемными зеркалами и, так как эти рассто ни  различны дл  двух каналов, имеет разные значени . Поэтому одному и тому же значению угловой координаты объекта относительно приемных зеркал соответствуют разные значени  целого числа полос и дробной части в каждом из каналов, что позвол ет устранить неодЬозначность интерференционных измерений. По значени м дробной части в каждом из каналов определ етс  и целое число полос и, следовательно, истинное значение угловой величины. Эта операци  может быть, в частности, выполнена при помощи номограмм, построенных заранее (фиг. 3). На номограмме крайние, шка0 лы имеют разбивку а.щ и а„, пропорциональную значени м угловой ширины интерференционной полосы соответствующей картины . Центральна  шкала имеет разбивку аабс, пропорциональную абсолютному значению угловой величины. При одном и том жеQ receiver mirror 3, and then also travels a path similar to the first channel, but reflected from other parts of mirrors 4 and 5. Two interference patterns are formed and recorded in the analysis plane. The angular width of the interference fringes in each of the pictures is determined by the distance between the receiving mirrors and, since these distances are different for the two channels, has different values. Therefore, the same value of the angular coordinate of the object relative to the receiving mirrors corresponds to different values of the integer number of bands and the fractional part in each of the channels, which makes it possible to eliminate the ambiguity of the interference measurements. From the fractional part values in each of the channels, an integer number of bands is determined and, therefore, the true value of the angular value. This operation can, in particular, be carried out using nomograms constructed in advance (Fig. 3). On the nomogram, the extreme ones, the scales have a breakdown of a.sh and a „proportional to the values of the angular width of the interference fringe of the corresponding pattern. The central scale has a breakdown of aabs proportional to the absolute value of the angular magnitude. With the same

5five

00

5five

5 значении дробной части смещени  интерфе5 values of the fractional part of the offset of the interface

ренционнои полосы по одному из каналов на шкале абсолютного значени  угловой величины присутствует несколько значений, что и  вл етс  источником неоднозначности интерференционных отсчетов. Значение дробной части, измеренной по второму каналу , дает также неоднозначный отсчет. Совпадение происходит только при одном значении абсолютной величины, если рассто ние между парами зеркал св зано отношением , равным любому иррациональному числу, например корню квадратному из любого числа А, не  вл ющегос  полным квадратом:D DT .There are several values on the scale of the absolute value of the angular value in one of the channels on the scale of the channel, which is the source of the ambiguity of the interference samples. The value of the fractional part, measured by the second channel, also gives an ambiguous count. Coincidence occurs only with one absolute value, if the distance between pairs of mirrors is related to a ratio equal to any irrational number, for example, a square root from any number A that is not a complete square: D DT.

Claims (2)

1.Способ определени  изменений угловой координаты объекта в плоскости, заключающийс  в том, что св зывают с контролируемым объектом точечный источник излучени , выдел ют из волнового фронта, создаваемого источником, участки, разнесенные друг относительно друга в плоскости контрол , совмещают пучки излучени , соответствующие выделенным участкам, наблю дают интерференционную картину, образующуюс  при совмещении пучков, измер ют изменени  пор дка интерференции в любой точке пол  интерференции с точностью до дробной части пор дка и определ ют изменение угловой координаты объекта, отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона измер емых координат и повышени  точности измерений, из волнового фронта выдел ют не менее двух пар участков , попарно разнесенных друг относительно друга на рассто ни , отношени  которых равны иррациональным числам, попарно совмещают соответствующие им пучки и определ ют изменение координаты по соотношению дробных частей измеренных изменений пор дков интерференции дл  каждой из выделенных пар участков.1. A method for determining changes in the angular coordinates of an object in the plane, which consists in associating a point source of radiation with a controlled object, separates from the wave front created by the source, areas that are separated from each other in the plane of control, combine radiation beams corresponding to the selected the interference pattern formed when the beams are aligned, the changes in the order of interference at any point of the interference field are measured to the fractional part of the order and op determine the change in the angular coordinates of the object, characterized in that, in order to expand the range of measured coordinates and improve the measurement accuracy, at least two pairs of sections are separated from the wave front, which are pairwise separated from each other by distances, whose ratios are equal to irrational numbers, match the corresponding beams in pairs and determine the change in the coordinate by the ratio of the fractional parts of the measured changes in the interference order for each of the selected pairs of sections. 2.Устройство дл  определени  изменений угловой координаты объекта в плоскости , содержащее точечный источник излучени , св зываемый с контролируемым объек- том, установленный по ходу излучени  интерференционный смеситель, включающий в себ  два входных плоских зеркала, расположенных на одинаковом рассто нии от источника, разнесенных в плоскости контрол  и ориентированных так, что их нормали лежат в плоскости контрол , образуют углы 45° с направлением на источник, а 0 отражающие поверхности обращены одна к другой, и блок регистрации интерференционной картины, отличающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона измер емых координат и повышени  точности измерений, оно2. A device for determining changes in the angular coordinates of an object in a plane, containing a point source of radiation, associated with a controlled object, an interference mixer installed along the radiation path, including two input flat mirrors located at the same distance from the source the control planes and oriented so that their normals lie in the control plane, form 45 ° angles with the direction to the source, and 0 reflecting surfaces are facing one another, and the registration unit is a reference picture, characterized in that, in order to expand the range of measured coordinates and increase the measurement accuracy, it -г снабжено вторым интерференционным смесителем , выполненным и ориентированным аналогично первому, двум  плоскими полупрозрачными зеркалами, установленными между входными зеркалами смесителей под углом к пр мым, соедин ющим центры вход20 ных зеркал, и двум  плоскими зеркалами , каждое из которых расположено по ходу одного из пучков, отраженных соответствующим полупрозрачным зеркалом, перпендикул рно этому пучку, блок регистрации расположен по ходу вторых пучков, отраженных полупрозрачными зеркалами обоих смесителей , а отношение рассто ний, на которые разнесены входные зеркала смесителей, составл ет иррациональное число.-g equipped with a second interference mixer, made and oriented similarly to the first, two flat translucent mirrors installed between the input mirrors of the mixers at an angle to the straight connecting the centers of the input mirrors, and two flat mirrors, each of which is located along one of the beams , reflected by the corresponding translucent mirror, perpendicular to this beam, the recording unit is located along the second beams, reflected by the translucent mirrors of both mixers, and the ratio DRA Nij, which are spaced at the input mirror mixers is an irrational number. 2525