КОЛЛИМАТОРНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к контрольным приборам, в частности к приборам для оптического приборостроения и может быть использована для определения угловых параметров оптических приборов. Например, у перископических прицелов могут контролироваться следующие параметры: угол поля зрения, наклон сеток и изображения, сбивание линии прицеливания дневных и ночных каналов при переключении режимов работы, смещение прицельной марки по горизонту при сканировании линии визирования по вертикали, диапазон изменения углов визирования при повороте головного зеркала, ошибка передачи углов визирования, угловая скорость визирования, параметры и ошибки работы систем стабилизации и управления линией визирования и т.п.
об
Известен широкоугольный коллиматор [1], который представляет собой конусообразный корпус, несущий объектив и поворотную оправу с сеткой, дугообразный кронштейн и штатив с треногой. В качестве объектива коллиматора применен фотографический объектив типа «Индустар-51» с фокусным расстоянием f=210 мм и относительным отверстием 1:4,5. Угол поля зрения коллиматора от 25° до 50°. Коллиматор может вращаться вокруг горизонтальной оси на кронштейне с помощью установочного винта. В фокальной плоскости объектива установлена сетка со шкалами. Нулевой штрих шкалы расположен в центре. Оцифровка делений сетки выполнена в угловой мере.
Недостатком этого прибора являются невысокая точность угломерной шкалы и небольшой диапазон контролируемых углов. Диапазон контролируемых углов обусловлен величиной угла поля зрения используемого объектива. Из-за аберраций объектива не обеспечивается одинаковая цена деления угломерной шкалы по полю зрения. Разница действительной величины деления с номинальной ценой деления в 1° может составлять между делениями в центре и на краю поля зрения несколько угловых минут, что слишком много для проверки современных точных оптических приборов. Дополнительную ошибку вносит неустранимый параллакс между сеткой и фокальной плоскостью, возникающий из-за кривизны фокальной плоскости, который приводит к нерезкому изображению шкалы, разной угловой величине делений шкалы и ошибке визирования на штрихи шкалы.
Известна коллиматорная установка [2], которая состоит из жесткого каркаса, на котором закреплены коллиматорные трубки с перекрестиями. В вертикальной дуге каркаса закреплены, кроме нулевой, еще четыре коллиматорные трубки под углами места 30°, 45°, 60°, 90°, причем для регулировки направления визирных осей коллиматорные трубки имеют боковые и вертикальные винты при сетке. Оси всех трубок пересекаются в общем точке, где при работе на коллиматоре устанавливается центр качания головной призмы (зеркала) испытуемого изделия.
Недостатком этого прибора является отсутствие возможности непрерывного контроля во всем диапазоне контролируемых углов.
Задачей полезной модели является обеспечение возможности непрерывного контроля во всем диапазоне контролируемых углов.
β
2
Сущность полезной модели заключается в том, что коллиматорная установка, содержащая не менее двух коллиматоров, каждый из которых включает сетку и объектив, установленных так, что оси всех коллиматоров пересекаются в общей точке, в отличии от прототипа углы β между осями соседних коллиматоров равны между собой и удовлетворяют соотношению β<2ω, где 2ω - угол поля зрения каждого коллиматора, а расстояние R от точки пересечения осей коллиматоров до центров входных диафрагм объективов коллиматоров, угол β между осями соседних коллиматоров и диаметр D входной диафрагмы объектива каждого коллиматора связаны зависимостью 2(R×tg/)≈>D.
β
2
Расположение коллиматоров так, что углы β между осями соседних коллиматоров равны между собой и удовлетворяют соотношению β<2ω, где 2ω - угол поля зрения каждого коллиматора, а расстояние R от точки пересечения осей коллиматоров до центров входных диафрагм объективов коллиматоров, угол β между осями соседних коллиматоров и диаметр D входной диафрагмы объектива каждого коллиматора связаны зависимостью 2(R×tg/)≈>D, обеспечивает непрерывный диапазон контролируемых углов, т.к. входные зрачки соседних коллиматоров при выполнении вышеуказанных соотношений образуют практически единый входной зрачок, а поля зрения соседних коллиматоров перекрываются.
На фигуре представлена предлагаемая коллиматорная установка.
β
2
Коллиматорная установка включает в себя коллиматоры 1, расположенные таким образом, что углы между оптическими осями 2 соседних коллиматоров 1 равны между собой и составляют величину β. При этом угол β меньше угла поля зрения 2ω каждого коллиматора. Коллиматоры 1 закреплены так, что их оптические оси 2 пересекаются в общей точке 3. Диаметр D входной диафрагмы объектива каждого коллиматора и расстояние R от точки пересечения осей коллиматоров до центров входных диафрагм объективов коллиматоров выбираются такими, чтобы выполнялось соотношение 2(R×tg/)≈>D.
β
2
Коллиматорная установка может быть реализована следующим образом. Например, необходимо обеспечить контроль параметров в диапазоне углов отклонения линии визирования от -20° до +35°. Этот диапазон можно перекрыть, например, с помощью четырех коллиматоров 1, закрепив их так, чтобы углы β между осями 2 соседних коллиматоров 1 составляли 15°, т.е. оси 2 коллиматоров 1 направлены под углами -15°, 0°, +15°, +30°. При этом угол поля зрения 2ω каждого коллиматора 1 должен быть больше β=15°, например 2ω=16°. Таким образом, коллиматор 1, установленный под углом -15° будет обеспечивать контроль в диапазоне углов от -23° до -7°, коллиматор 1, установленный под углом 0° будет обеспечивать контроль в диапазоне углов от -8° до ° +8°, коллиматор 1, установленный под углом +15° будет обеспечивать контроль в диапазоне углов от +7° до +23°, коллиматор 1, установленный под углом +30° будет обеспечивать контроль в диапазоне углов от +22° до +38°. Сетки коллиматоров 1 установлены в фокальной плоскости объектива и могут отличаться только оцифровкой и рисунком шкал. При юстировке коллиматорной установки, совмещая перекрывающиеся деления шкал соседних коллиматоров 1, получаем непрерывную угломерную шкалу от -23° до +38°. Исходя из конструктивных соображений, выбираем расстояние от точки 3 пересечения осей 2 коллиматоров 1 до центров входных диафрагм объективов коллиматоров 1 R=230 мм. При этом расстояние между центрами входных диафрагм объективов коллиматоров 1 будет 2(R×tg/)=2(230×tg7,5°)=60,6 мм.
β
β
2
2
Выбираем диаметр входной диафрагмы объектива коллиматора 1 D=54 мм, чтобы выполнялось соотношение 2(R×tg/)≈>D. Разницы 60,6 мм-54 мм=6,6 мм достаточно, чтобы разместить оправы объективов соседних коллиматоров 1. При диаметре входного зрачка визирных каналов контролируемого изделия 20 мм…50 мм и размещении оси качания его головного зеркала (призмы) в точке пересечения осей коллиматоров при переходе между соседними коллиматорами будет происходить уменьшение освещенности, но угломерная шкала будет видна непрерывно, так как входной зрачок при качании зеркала будет последовательно освещаться сначала одним коллиматором 1, затем обоими соседними, затем следующим коллиматором 1 и так далее, обеспечивая непрерывное наблюдение угломерной шкалы. При необходимости, разница 2(R×tg/)-D может быть конструктивно уменьшена для снижения эффекта уменьшения освещенности при переходах между соседними коллиматорами 1.
β
2
Коллиматорная установка работает следующим образом. Контролируемое изделие устанавливают так, чтобы центр качания головной призмы (зеркала) испытуемого изделия совпадал с общей точкой 3 пересечения осей 2 коллиматоров 1. При изменении наклона головной призмы (зеркала) входной зрачок контролируемого изделия переходит с входной диафрагмы коллиматора 1 на входную диафрагму соседнего коллиматора 1. Благодаря выполнению условия 2(R×tg/)≈>D при переходе входной зрачок контролируемого изделия одновременно освещен световыми пучками от соседних коллиматоров 1, поэтому одновременно видны угломерные шкалы, построенные обоими соседними коллиматорами 1. Угломерные шкалы, которые строят соседние коллиматоры 1, согласованы между собой, а так как угол поля зрения 2ω каждого коллиматора 1 превышает угол β между осями 2 соседних коллиматоров 1, то наблюдается непрерывная угломерная шкала, что обеспечивает возможность непрерывного контроля во всем диапазоне контролируемых углов.
Источники информации:
1. А.А.Ефремов, и др. Сборка оптических приборов. М. Высшая школа. 1978 г., стр.193.
2. Г.В.Погарев. Юстировка оптических приборов. Изд-во «Машиностроение». 1968 г., стр.262 - прототип.