устройство для контроля центрировки лазерного светового пучка оптического канала управления

Формула изобретения

1. Устройство для контроля центрировки лазерного светового пучка оптического канала управления, содержащее оптически связанные рассеивающий экран, первый объектив и электронный регистрирующий модуль, отличающееся тем, что в него введены второй объектив, установленный перед рассеивающим экраном, задняя фокальная плоскость которого совпадает с рассеивающим экраном, третий объектив, установленный с возможностью ввода в оптический тракт между вторым объективом и рассеивающим экраном, и ослабитель лазерного излучения, установленный между рассеивающим экраном и электронным регистрирующим модулем.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ослабитель лазерного излучения выполнен в виде диафрагмы с переменным диаметром ее отверстия.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ослабитель лазерного излучения выполнен в виде группы сменных диафрагм с различными диаметрами отверстий.

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, его первый объектив установлен с возможностью перемещения вдоль оптической оси в два фиксированных положения и имеет два значения линейного увеличения.

5. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что его первый объектив выполнен в виде панкратической системы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, более конкретно - к устройствам для контроля параметров, преимущественно центрировки лазерного светового пучка, оптического канала управления приборов наведения при их сборке, юстировке и испытаниях.

Канал управления приборов наведения включает инфракрасный лазерный излучатель, блок модулятора с панкратической системой и объектив. При юстировке канала управления важное место занимает обеспечение правильного хода лазерного светового пучка внутри всего канала управления. Этот пучок должен быть строго центрирован относительно кодирующих элементов блока модулятора и должен совпадать с осью оптического канала управления при любом положении компонентов панкратической системы.

Известно устройство для контроля центрировки лазерного светового пучка оптического канала управления, включающее рассеивающий экран, устанавливаемый на расстоянии нескольких метров от контролируемого изделия, и наблюдательный прибор, включающий проекционный объектив и электронный регистрирующий модуль [1] . При контроле наблюдают на экране проекцию видимых границ кодирующей системы блока модулятора и светового пятна при начальном положении компонентов панкратической системы контролируемого изделия с визуальным определением центра С кодирующей системы, а также форму и смещение светового пятна относительно запомненной точки С при промежуточных и конечном положениях компонентов панкратической системы. Величина смещения светового пятна от точки С при начальном положении компонентов панкратической системы характеризует линейную децентрировку лазерного светового пучка оптического канала управления контролируемого изделия, а при конечном положении компонентов панкратической системы - угловую децентрировку лазерного светового пучка. Нарушение плавности изменения положения светового пятна относительно точки С при промежуточных положениях компонентов панкратической системы, оцениваемое на глаз, характеризует точность работы самой панкратической системы.

Основными недостатками этого устройства являются значительные габаритные размеры и невысокая точность контроля как линейной, так и угловой децентрировок лазерного светового пучка, обусловленная низким качеством изображения границ кодирующей системы при начальном положении компонентов панкратической системы, связанной с этим малой точностью определения положения точки С и сложным преобразованием формы наблюдаемого светового пятна при работе систем управления контролируемого изделия от близкой к квадратной, имеющей значительные габаритные размеры, до круглой.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение габаритных размеров устройства и повышение точности контроля.

Для решения поставленной задачи в устройство для контроля центрировки лазерного светового пучка оптического канала управления, содержащее оптически связанные рассеивающий экран, первый объектив и электронный регистрирующий модуль, введены второй объектив, установленный перед рассеивающим экраном, задняя фокальная плоскость которого совпадает с рассеивающим экраном, третий объектив, установленный с возможностью ввода в оптический тракт между вторым объективом и рассеивающим экраном, и ослабитель лазерного излучения, установленный между рассеивающим экраном и электронным регистрирующим модулем.

Ослабитель лазерного излучения, в частности, может быть выполнен в виде диафрагмы с переменным диаметром ее отверстия или в виде группы сменных диафрагм с различными диаметрами отверстий. Первый объектив может быть установлен с возможностью перемещения вдоль оптической оси в два фиксированных положения и имеет при этом два значения линейного увеличения или он может быть выполнен в виде панкратической системы.

Введение в известное устройство второго объектива, установленного перед рассеивающим экраном, задняя фокальная плоскость которого совпадает с рассеивающим экраном, обеспечивает уменьшение габаритных размеров устройства, так как позволяет спроектировать изображение границ кодирующей системы в плоскость рассеивающего экрана, незначительно удаленного от контролируемого изделия. Кроме того, это позволяет повысить и точность контроля центрировки лазерного светового пучка относительно границ кодирующей системы блока модулятора, так как с помощью второго объектива добиваются получения резкого изображения границ кодирующей системы, а следовательно, точнее определяют смещение пятна относительно центра кодирующей системы. Введение в известное устройство третьего объектива, установленного с возможностью ввода в оптический тракт между вторым объективом и рассеивающим экраном, позволяет наблюдать положение сечения лазерного светового пучка на выходе из контролируемого изделия и его смещение в случае наличия угловой децентрировки. При этом сечение светового пучка всегда имеет круглую форму и при движении компонентов панкратической системы контролируемого изделия от начального положения к конечному лишь меняется его диаметр в сторону увеличения, а величина смещения его центра характеризует угловую децентрировку лазерного светового пучка, определение которой в этом случае осуществляется с более высокой точностью. Ослабитель лазерного излучения, установленный между рассеивающим экраном и электронным регистрирующим модулем, обеспечивает согласование уровня освещенности чувствительной площадки электронного регистрирующего модуля с его динамическим диапазоном работы. Таким образом, устройство обеспечивает не только уменьшение габаритных размеров, но и позволяет повысить точность контроля как линейной, так и угловой децентрировки лазерного светового пучка оптического канала управления приборов наведения.

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства, на фиг.2 - фрагмент, наблюдаемый на экране видеоконтрольного устройства в момент контроля.

Устройство для контроля центрировки лазерного светового пучка оптического канала управления (фиг.1) включает оптически связанные второй объектив 1, третий объектив 2, нейтральный светофильтр 3, рассеивающий экран 4, выполненный в виде стеклянной пластинки с матовой рабочей поверхностью, на которой нанесено перекрестие, ослабитель лазерного излучения 5, первый объектив 6, электронный регистрирующий модуль, состоящий из матрицы фотоприемников 7 и связанного с ним видеоконтрольного устройства 8. Матовая поверхность рассеивающего экрана 4 расположена в задней фокальной плоскости второго объектива 1. Ослабитель лазерного излучения 5 выполнен в виде диафрагмы с переменным диаметром ее отверстия, например может быть использована ирисовая диафрагма. Диаметр диафрагмы может изменяться в зависимости от изменения освещенности матрицы фотоприемников автоматически или по желанию контролера. Ослабитель лазерного излучения 5 может быть также выполнен в виде группы сменных диафрагм с различными диаметрами отверстий. Первый объектив 6 установлен с возможностью перемещения вдоль оптической оси в два фиксированных положения I и II, обеспечивая тем самым возможность наблюдения изображения границ кодирующей системы блока модулятора с различными линейными увеличениями. Он может быть выполнен также в виде панкратической системы. Третий объектив 2 установлен с возможностью его ввода в оптический тракт или вывода из него. При введении третьего объектива 2 в оптический тракт рассеивающая поверхность экрана 4 оптически сопряжена с плоскостью Р, совпадающей, например, с выходным зрачком объектива канала управления. Нейтральный светофильтр 3 введен в данный вариант реализации устройства для предварительного фиксированного снижения уровня освещенности рассеивающей поверхности экрана во избежание выгорания его элементов.

Работает устройство следующим образом.

Для контроля центрировки лазерного светового пучка относительно границ кодирующей системы блока модулятора третий объектив 2 (фиг.1) выводят из хода лучей, например, перемещая по направлению стрелки. В этом случае рассеивающая поверхность экрана 4 оптически сопряжена с кодирующей системой блока модулятора контролируемого прибора. При включении лазерного излучателя и открытии защитной шторки канала управления на экране видеоконтрольного устройства 8 наблюдается изображение квадрата J₁, ограничивающего кодирующую систему блока модулятора, и светлое пятно J₂ внутри квадрата, образованное светом лазерного излучения. Если пятно J₂ центрировано относительно границ квадрата J₁, то это свидетельствует о правильной центрировке лазерного светового пучка относительно границ кодирующей системы. В противном случае выполняют юстировку оптической системы контролируемого прибора. При работе систем канала управления масштаб наблюдаемой картины изменяется в несколько десятков раз. Для комфортного наблюдения картины при любом положении компонентов панкратической системы можно использовать возможность изменения масштаба изображения путем перемещения первого объектива 6 в положения I и II или путем изменения увеличения первого объектива 6 в случае его выполнения в виде панкратической системы. В случае же возникновения повышенной засветки матрицы фотоприемников, препятствующей выполнению задач контроля, следует в ослабителе лазерного излучения 5 изменить диаметр диафрагмы или ввести соответствующую сменную диафрагму.

Для контроля угловой децентрировки лазерного светового пучка, а также для проверки отсутствия его срезания элементами канала управления третий объектив 2 устанавливают на оси оптической системы. При этом рассеивающая поверхность экрана 4 оказывается оптически сопряженной с заранее выбранной плоскостью Р на выходе из контролируемого изделия, совпадающей, например, с выходным зрачком канала управления. При включении лазерного излучателя и открытии защитной шторки канала управления на экране видеоконтрольного устройства 8 наблюдают изображение перекрестия рассеивающего экрана 4 и светлое пятно J₃ (фиг.2), характеризующее сечение лазерного светового пучка в плоскости Р, как показано на фиг.2. При работе систем канала управления диаметр наблюдаемого пятна увеличивается от нескольких миллиметров при начальном положениии компонентов панкратической системы до нескольких десятков миллиметров при конечном положении ее компонентов. Если при этом зафиксировать положение центра наблюдаемого пятна при начальном положении компонентов панкратической системы блока модулятора, например совместить его с центром перекрестия, то в случае правильной юстировки оптического тракта канала управления центрировка пятна относительно исходного положения не нарушится в течение всего цикла работы канала управления. В противном случае величина смещения пятна от исходного положения при работе систем канала управления характеризует угловую децентрировку лазерного светового пучка. Так как при начальном положении компонентов панкратической системы блока модулятора контролируемого изделия пятно имеет минимальные размеры, то точность определения его центра достаточно высока. Отклонения от круглости пятна в каком-либо положении компонентов панкратической системы свидетельствуют о срезании лазерного светового пучка элементами канала управления. При необходимости используют возможность изменения масштаба изображений путем изменения положения первого объектива 6 и устранения повышенной освещенности матрицы фотоприемников 7 путем изменения в ослабителе лазерного излучения 5 диаметра диафрагмы или введения соответствующей сменной диафрагмы.

Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает не только уменьшение габаритных размеров, но и позволяет повысить точность контроля как линейной, так и угловой децентрировки лазерного светового пучка оптического канала управления приборов наведения.

Источник информации

1. Рабочее место по выставке пятна изделия 1К13. Техническое описание и инструкция по Эксплуатации ЛО137.000ТО. ОАО "Пеленг", 1997 г. - прототип.