УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВОГО РАССОГЛАСОВАНИЯ ПУЧКОВ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Полезная модель относится к техническим измерениям в машиностроении и может быть использована в устройствах для проверки соосности двух каналов, в частности лазерного излучателя и имитатора лазера.
Известно устройство для контроля пространственного положения пучка лазерного излучения, включающее оптический приемный блок лазерного излучения, регистрирующий экран и контрольно-измерительный блок (см. описание к а.с. №1395944 опубл. 15.05.1988 г.). Оптический приемный блок состоит из последовательно расположенных светоделителя, первой сетки с перекрестием, фоточувствительной бумаги, светофильтра, объектива, регистрирующего экрана и шторки в форме сектора. Регистрирующий экран выполнен в виде непрозрачной фоточувствительной пленки, на которой при прохождении лазерного пучка прожигается контур, соответствующий его конфигурации, а контрольно-измерительный блок представляет собой окуляр, соосный с оптической осью устройства, передняя фокальная плоскость которого совмещена с плоскостью перекрестия второй сетки, установленной после регистрирующего экрана по ходу лазерного луча. При этом между окуляром и второй сеткой имеется поворотная защитная шторка с отверстием для визирования контура прожженного пятна и перекрестия сетки.
Данное устройство определяет пространственное положение лазерного пучка относительно центра перекрестия второй сетки, является наиболее близким по технической сущности к заявляемому, в котором пространственное положение одного лазерного пучка (имитатора лазера) определяется относительно другого лазерного пучка (излучения лазера), и выбрано за прототип.
К недостаткам прототипа можно отнести то, что оценка углового рассогласования оси лазерного пучка и оптической оси прибора производится оператором и является в достаточной степени субъективной, так как человеческому глазу, практически, невозможно точно определить центр пятна от лазерного излучения, которое, как правило, представляет из себя неправильную геометрическую фигуру.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение точности определения центра пятна лазерного излучения посредством компьютерной обработки его изображений и вычисление пространственного положения лазерного пучка относительно заданного направления.
Поставленная техническая задача достигается тем, что устройство включает оптический приемный блок лазерного излучения, регистрирующий экран и контрольно-измерительный блок.
От прототипа предлагаемое техническое решение отличается тем, что оптический приемный блок выполнен в виде последовательно установленных светофильтров и объектива, фокальная плоскость которого совмещена с плоскостью регистрирующего экрана, за которым
установлена линзовая оборачивающая система, посредством которой регистрирующий экран оптически связан с входом контрольно-измерительного блока, состоящего из телевизионной камеры с фоточувствительной площадкой (ПЗС-матрицей), связанной через технологический пульт с телевизионным индикатором и платой видеозахвата системного блока компьютера.
Оптический приемный блок лазерного излучения принимает оптическое излучение.
Светофильтры оптического приемного блока лазерного излучения выделяют оптимальную энергию оптического излучения.
Объектив оптического приемного блока лазерного излучения, установленный за светофильтрами, фокусирует в его фокальной плоскости выделенное лазерное излучение.
Регистрирующий экран, расположенный в фокальной плоскости объектива оптического приемного блока, регистрирует сфокусированный пучок лазерного излучения.
Линзовая оборачивающая система, установленная за регистрирующим экраном, проектирует плоскость регистрирующего экрана в плоскость фоточувствительной площадки (ПЗС-матрицы) телевизионной камеры.
Контрольно-измерительный блок, состоящий из телевизионной камеры с фоточувствительной площадкой (ПЗС-матрицей), связанной через технологический пульт с телевизионным индикатором и платой видеозахвата системного блока компьютера, вычисляет центр изображения лазерного пятна и центр изображения пятна имитатора излучения лазера и вычисляет их угловое рассогласование.
На фиг. изображена схема предлагаемого устройства для определения углового рассогласования оптических осей пучков лазерного излучения.
Устройство содержит последовательно установленные по ходу лазерного излучения и излучения имитатора лазера, идущих соосно, ослабляющие светофильтры 1(фиг.), объектив 2, фокальная плоскость которого совмещена с плоскостью регистрирующего экрана 3, выполненного в виде пластины, часть поверхности которой имеет покрытие, поглощающее лазерное излучение, например, металлическое, в частности, хромовое.
Регистрирующий экран 3 установлен под углом а к оптической оси для устранения помех от отраженного луча. За регистрирующим экраном 3 установлена линзовая оборачивающая система 4, посредством которой регистрирующий экран оптически связан с фоточувствительной площадкой (ПЗС-матрицей) 5 телевизионной камеры (ТВК) 6, которая через технологический пульт 7, предназначенный для питания и информационного обмена между элементами контрольно-измерительного блока, связана с телевизионным индикатором (ТВ-индикатором) 8, платой видеозахвата 9 системного блока 10 и монитором 11. На телевизионном индикаторе 8 наблюдают изображение 12 лазерного пятна и изображение 13 излучения имитатора лазера. На мониторе 11 компьютера формируется электронное перекрестие 14.
Устройство работает следующим образом. Излучение лазерного пучка проходит через ослабляющие светофильтры 1 (фиг.) и объективом 2 проектируется на участок с поглощающим лазерное излучение покрытием
регистрирующего экрана 3. На поверхности покрытия, поглощающего лазерное излучение, регистрирующего экрана 3 лазерным излучением выжигается пятно, которое линзовой оборачивающей системой 4 проектируется на фоточувствительную поверхность (ПЗС-матрицу) 5 телевизионной камеры 6. Изображение 12 лазерного пятна рассматривается на телевизионном индикаторе 8.
Затем излучение имитатора лазера объективом 2 проектируется в плоскость регистрирующего экрана 3, который поворачивают таким образом, чтобы пучок излучения от имитатора лазера прошел через участок регистрирующего экрана 3, свободный от поглощающего лазерное излучение покрытия. Линзовая оборачивающая система 4 проектирует излучение имитатора лазера на фоточувствительную поверхность (ПЗС-матрицу) 5 телевизионной камеры 6. Изображение 13 пятна имитатора лазера рассматривается на телевизионном индикаторе 8.
л
л
с
с
Изображение лазерного пятна 12 и изображение пятна имитатора лазера 13 через плату видеозахвата 9 попадают в системный блок компьютера 10 и отображаются на его мониторе 11 как изображения 12' и 13'. На мониторе 11 изображение 12' лазерного излучения будет иметь координаты Х Y (12"), а излучение 13' имитатора лазера - Х Y (13"), соответствующие центру этих изображений.
На центры полученных изображений 12' и 13' автоматически накладывается электронное перекрестие 14, служащее для их фиксации.
Отклонение от параллельности осей лазерного излучения и излучения имитатора лазера вычисляется по формуле:
л
с
л
с
2
2
0,5
Δ=К[(Х - Х) + (Y - Y)], где
э
К = p/f - коэффициент, характеризующий устройство, равный отношению пикселя фоточувствительной площадки (ПЗС-матрицы) к эквивалентному фокусному расстоянию системы;
л
л
Х Y - координаты изображения лазерного излучения;
с
с
Х Y- координаты излучения имитатора лазера. По величине вычисленного отклонения производят юстировку углового рассогласования оптических осей лазерного излучения и излучения имитатора лазера.
Устройство для определения углового рассогласования оптических осей пучков лазерного излучения предполагается к внедрению в январе 2004 г.