Устройство для автоматической центрировки линз

Устройство для автоматической центрировки линз

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЦЕНТРИРОВКИ ЛИНЗ, содержащее матрицу фотоприемников, соединенных с фотоэлектрическими преобразователяМ1Л блока управления, включающего элемент ИЛИ и тиристорные коммутаторы, электроприводы позиционирования и синхронизации, источник излучения, светочувствительный регистратор излучения , светоделитель, схему синхронизации и механизм фиксации и центрировки, отличаю щеес я тем, что, с целью повышения .надежности устройства, механизм фиксации и центрировки выполнен в виде смонтированных в полом шпинделе двух синусно-косинусных механизмов,. несущих шаровую втулку с центрируемой линзой, охваченную якорем электромагнитного фиксатора, и четырех концентрично. установленных с -возможностью ограниченного поворота полызс валов, шарнирно соединенных 6 соответствуняцей кулисой синусно-косинусного механизма и через сумматор с валом синхронного электропривода и валом соответствующего электропривода позиционирования, подключенных к выходу тиристорного четырехканального коммутатора блока управления , содержащего в каждом канале последовательно подключенные к выходу фотоэлектрического ЬЬеобразователя первого канала генератор пилообразного напряжения, компаратор и тиристорный коммутатор, при этом генератор пилообразного напряжения входом-подключен в первом канале к фазовому дискриминатору, одним входом подключенному к выходу фотоэлектрического преобразователя этого канала, а вторым - к выходу второго фотоэлектрического преобразователя , во втором канале - через интегратор к .выходу элемента ИЛИ, входами подключенного к третьему и четвертому фотоэлектрическим пре образо ателям, а в третьем и Четвертом каналах - через.соответствующие интеграторы к выходу пятого и шестого фотоэлектрических преобразователей , при этом схема синхронизации выполнена в виде модулирующего диска , жестко связанного со шпинделем tvD механизма фиксации и центрировки и размещенного между дополнительным источником излучения и фотоприемнисл ком первого канала блока управления. л 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения направленности и величины сигнала коррекции, в нем регистратором излучения и матрицей фотоприемников установлен , фильтр, переменной оптической плотности .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

NM

РЕСПУБЛИК

9@Р С, 01 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3409762/18-10 (22) 17.03.82 (46). 07.07.83. Бюл. Р 25 (72) В.П.Решетов, Б.A.Tðóáèöèí и В.Н.Бунзя (53) 535.818(088.8) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

9 502354, кл. 02 В 7/04, 30.04.74.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 901874, кл. С 01 M 11/00, 13.03 ° 80 (прототип ). (54 ) (.57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОИАТИЧЕСКОй ЦЕНТРИРОВКИ ЛИНЭ, содержащее матрицу фотоприемников, соединенных с фотоэлектрическими преобразователями блока управления, включающего элемент ИЛИ и тиристорные коммутаторы, электроприводы позиционирования и синхронизации, источник излучения, светочувствительный регистратор излучения, светоделитель, схему синхронизации и механизм фиксации и цеитрировки, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения .надежности устройства, механизм фиксации и центрировки выполнен в виде смонтированных в полом шпинделе двух синусно-косинусных механизмов,. несущих шаровую втулку с центрируемой линзой„ охваченную якорем электромагнитного фиксатора, и четырех концентрично. установленных с возможностью ограниченного поворота полых валов, шарнирно соединенных с соответствующей кулисой синусно-косииусного механизма и через сумматор с валом синхронного электропривода и валом соответствующего электро„„SU„„ I 027561 А

l привода позиционирования, подключенных к выходу тиристорного четырехканального коммутатора блока управления, содержащего в каждом канале последовательно подключенные к выходу фотоэлектрического преобразователя первого канала генератор пилообразного напряжения., компаратор и тиристорный коммутатор, при этом генератор пилообразного напряжения входом подключен н первом канале к фаэовому дискриминатору, од-ним входом подключенному к выходу фотоэлектрического преобразователя этого канала, а вторым - к выходу второго фотоэлектрического преобразователя, во втором канале -.через интегратор к выходу элемента ИЛИ, входами подключенного к третьему и четвертому фотоэлектрическим преобразователям, а в третьем и четвертом каналах — через. соответствующие интеграторы к выходу пятого и шестого фотоэлектрических преобразователей, при этом схема синхронизации выполнена в виде модулирующего дис- 4 ) ка, жестко связанного со шпинделем механизма фиксации и центрировки и размещенного между дополнительным источником излучения и фотоприемни- Щ ком первого канала блока управления.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью виы обеспечения направленности и величи1 ны сигнала коррекции, в нем между регистратором излучейия и матри-. цей фотоприемников установлен, фильтр переменной оптической плот- ф ности.

1027561

Изобретение относится к опти, ко-механической промышленности, в частности к оптическому производству линз, и может быть использовано для автоматической центрировки линз в мелкосерийном и массовом производствах.

Качественная центрировка оптической оси линзы относительно ее оси вращения является необходимой для любой оптической системы и улучшает качественные показатели оптики.

Известно устройство, которое может быть использовано для автоматической центрировки линз, содержащее источник света, держатель оправы с линзой, светоделитель, матрицу фотоприемников, датчик положения держателя оправы с линзой, исполнительные органы и схему управления, включающую генератор, соединенный с блоком сравнения и выделения разности, блок фотоэлектрических преобразователей, выходы которых через блок сравнения и выделения разности подключены к синхронизатору f1 3.

Недостатками известного устройства являются низкие производительность и точность ввиду релейного управления электроприводом.

Наиболее близким по технической . сущности к предлагаемому является устройство, которое обеспечивает автоматическую центрировку линзы, осуществляя совмещение оптической оси линзы с осью вращения эа счет электромагнитных перемещений ударами по оправе, имеющей две степени свободы "вязкого" перемещения в сферической опоре. При работе устройства отраженный луч от центрируемой линзы попадает на светоделитель, расположенный под углом 45 к оси вращения, и отклоняется в перпендикулярном направлении на матрицу фотоприемников, описывая на ией кривые типа окружности. По мере центрировки радиус этих кривых уменьшается, приближаясь к нулевому значению.

Матрица фотоприемников в этом устройстве выполнена в виде трех секторов, расположенных под углом

120о друг к другу и с центральным фотоприемником, при этом в схему блока управления введено два 3Ктриггера с блоком управления и два преобразователя длительности им.пульса в токовый-импульс, а выходы преобразователей соединены с исполнительными органами (.2 .

Недостатками указанного устройства для центрировки линз является наличие некоторого шумового фона, сопровождающего работу устройства, быстрый износ электромагнитных ударников и необходимость работы в

10 !

29

55 бО б5 условиях сравнительно стабильного микроклимата.

Изменения температуры от работы электромагнитов фиксации, вибрация не только внешняя, но и создаваемая работой ударников, вызывают необходимость сравнительно частых наладочных работ.

Кроме того, недостатком такого устройства является последовательность операции центрировки тангенциальной составляющей рассогласования и составляющей зксцентриситета, Хотя производительность электромагнитных перемещений превышает производительность системы регулирования с исполнительным электроприводом (предполагается с редуктором), однако при совмещенной во времени работе электропривода по отработке указанных составляющих ошибки рассогласования производительность устройства может быть повышена. Большая колебательность процесса также уменьшает производительность.

Цель изобретения — повышение надежности устройства.и обеспечение направленности и величины сигнала коррекции. указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем матрицу фотоприемников, соединенных с фотоэлектрическимй преобразователями блока управления, включающего элемент ИЛИ и тиристорные коммутаторы, электроприводы позиционирования и синхронизации, источник излучения, светочувствительный регистратор излучения, светоделитель, схему синхронизации и меха-,-низм фиксации и центрировки, механизм фиксации и центрировки выполнен в виде смонтированных в полом шпинделе двух синусно-косинусных механизмов, несущих шаровую втулку с центрируемой линзой, охваченную якорем:электромагнитного фиксатора, и четырех концентрично установленных с воэможностью ограниченного поворота полых валов, шарнирно соединенных с соответствующей кулисой синусно-косинусного меканизма и через сумматор с валом синхронного электропривода и валом соответствующего электропривода позиционирования, подключенных к выходу тиристорного четырехканального коммутатора блока управления, содержащего в каждом канале последовательно подключенные к выходу фотоэлектрического преобразователя первого канала генератор пилообразного напряжения,,компаратор и тиристорный коммутатор, при этом генератор пилообразного напряжения входом подключен в первом канале к фазовому дискриминатору, одним входом подключенному к выходу

10275б1

b фотоэлектрического йреобразователя этого канала, а вторым — к выходу второго фотоэлектрического преобразователя, во втором канале -,через интегратор к выходу элемента,ИЛИ; входами подключенного к третьему и чет- 5 вертому фотоэлектрическим преобразователям, а в третьем и четвертом каналах - через соответствующие интеграторы к выходу пятого и шестого Фотоэлектрических преобразователей, при этом схема синхронизации samoaиена в виде модулирующего диска, жестко свяэайного со шпинделем механизма фиксации и центрировки и размещенного между дополнительным источ- 15 ником излучения и Фотойриемником первого канала блока управления.

Между регистратором излучения и матрицей фотоприемников установлен фильтр переменной оптической плотности.

Такая структура устройства позволяет обеспечить. Унификацию каналов.

Увеличение производительности достигается за счет совмещения периодов отработки электроприводами рассогласования, связанных с составляющими децентрированного "положения линзы" с держателем. Уменьшение колебательности процесса центрировки достигается структурой каждого названного Зо канала в блоке управления принципом управления: числовым, широтно-фазовым °

На фиг. 1 представлена оптическая схема устройства, совмещенная с 35 элементами кинематической схемы; на фиг. 2 - блок-.схема блока управления; на фиг. 3 - кинематическая схема сумматора-дифференциала;на;фиг, 4 — траектории луча на матрйце фотоприемни- 4р ков: A - при фазовом рассогласовании (- Р Б - в синфазном состоянии;.на

Фиг. 5 - разрез A-A на Фиг. 1, пояснякщий работу синусно-рычажных ме», ханизмов, преобразующих угловые перемещения полых валов соответствующих дифференциалов в поступательные и угловые перемещения объекта центрировки; на фиг. б -- матрица фотоприемников в двух проекциях с совмещенным с ней светофильтром переменной. светопроницаемости; на Фиг. 7 - диаграмма электрического сигнала на выходе Фотоприемников преобразователей канала отработки тангенциальной составлякщей децентрировки линзы ; на фиг. 8 - блок-схема управления меха низмом фиксации „ на Фиг. 9 - диаграиьи, поясняющие работу канала "Фаза" (Фиг. 2 ), где; с " опорный синхро сигнал, 6 - сигнал на выходе фото- ; 46 приемника фазового положения траек тории луча ОКГ, В - диаграмма динамического состояния электропривода фаэовой отработки в согласованном состоянии, ъ - диаграмма сигнала 65 на выходе генератора ГПН с рабочей точкой срабатываиия компаратора при напряжении U в согласованном состоянии, д — диаграмма сигнала.на выходе фазового дискриминатора при фазовом рассогласованин, Ю - диаграмма коммутации электропривода фазовой отработки прн фазовом рассогласованин;на Фиг. 10 - диаграмма, поясняющие работу канала "Танген- ° циальный" (а — диаграмма сигнала на выходе генератора пилоОбразного напряжения s четные и нечетные полупериоды питалацего напряжения 6 —, диаграмма коммутации электропривода тангенциальной отработки с перехонесогласованного состояния в согласованное ) на фиг. 11 - диаграмьию, поясняющие работу канала

"Х(У ) — отработка" .(a — диаграмма сигнала на выходе генератора пилообразного напряжения, о — диаграмма коммутации электропривода Х(У )— отработки с переходом из несогласованного состояния в согласованное ).

Устройство для автоматической центрировки линз содержит (фиг. 1 ) держатель 1 с линзой 2, регистратор

3 излучения (отражатель ), шаровую втулку 4, якорь 5 электромагнитной системы 6 Фиксации,.установленный с возможностью плоско-параллельных перемещений в шпинделе 7, ось вра« щения которого совпадает с осью визирования источника 8 излучения:оптического квантового генератора, синусно-рычажные механиэмт 9 — 12 (фиг. 1 и 5 ), концентрические полые валы 13 - 16, установленные с возможностью независимых ограниченных поворотов относительно шпинделя 7, несущего модулирующий диск 17, размещенный между светодиодом 18 и фотоприемником 19 фазовой синхрони зации, светочувствительную матрицу

20 фотоприемников (фиг. 1 н 6 ) с центральным отверстием 21, совмещенную со светофильтром 22 переменной светопроницаемости, светоделитель 23, фотопрнемник 24 центрировки, механические сувматоры-дифФеренциалы (один из которых изображен на фиг. 3), кинематически связанные каждый первым входом с налом 25 синхронного электропривода ,вращения шпинделя и вторым входом с соответствующим исполнительным электроприводом отработки составлякщих децентрировки линзы.

Каждый из механических сумматоровдифференциалов содержит кинематические йарй 26 и 27, сателлиты 28, самотормозящуюся пару 29 червяк-шестерня.

Каждый синусно-рычажный механизм (Фиг. 5 и 1 ) выполнен в виде двух взаимно перпендикулярных кулис 9

12 хвостовиком 30 шарнирно закреп.ленных на шпирднле 7, а другими коя5 1027561 6 цами посредством пальцев 31 — с соответствующими концентрично установленными валами 13 — 16.

Матрица 20 фотоприемников (фиг.1 и 6 ) содержит фотоприемники 32 и 33 в каналах Хи У - отработок блока 5 управления (фи r, 2 ), фотоприемники

34 и 35 (фиг. б ) в канале "Тангенциальный" (фиг. 2 ) тангенциальной отработки у(фиг. 1 }, фотоприемник

36 (фиг. б ) в канале "Фаза" (фиг. 2, ). 10 фазовой отработки -Ч ...+< (фиг. 4).

Каждый из фотоприемников связан с соответствующим фотоэлектрическим преобразователем 37. - 37. (Фиг, 2 и

8). 15

В канале "Фаза" блока управления (Фиг. 2) генератор 38. пилообразно1 го напряжения подключен управляющим входом к выходу фазового дискриминатора 39, а в,канале "Тангенциальный" генератор 382 через интегратор 40 подключен к выходу схемы ИЛИ 41; в каналах Х(У ) — отработка генераторы

38 > и 38 пилообразного напряжения, подключены соответственно. Управляющи-)5 ми входами через интеграторы 42 и 43 к фотоэлектрическим преобразователям

37 и 37<,а выходом каждый генератор пилообразного напряжения ГПН 38 38 4 подключен через соответетвующий компаратор 44 < - 444 с регулировочным резистором 45, — 45 к } уйравляющему входу тиристорного коммутатора 46 „ - 46, подключенного последовательно с электроприводом позиционирования 47 - 47 к источ- 35

1 нику -питания переменного тока частотой, при этом каждый тиристорный коммутатор содержит включенные встречно-параллельно цепочки из тиристоров 48. и 48 и диодов 49. и 4О

492 с резисторамй 50 1 и 502 в цепи управляющего электрода каждого тиристора и резистором 51 утечки.

В исходном состоянии каждый из синусно-рычажных механизмов 9 - 12 (фиг. 1 и 5 ) занимает среднее положение возможных угловых поворотов от среднего положения, обеспечивая сцентрированное состояние шаровой втулки 4 (фиг. 1 ) с хвостовиком

30 при несцентрированном состоянии держателя 1 с линзой 2 оптическую ось которой необходимо сцентрировать.

Пусть иэ несцентрированного сос« тояния фазового и тангенциального, а также Х, У рассогласований оптическая ось линзы 2 приводится в совмещенное состояние с осью вращения шпинделя 7.

B исходном несогласованном сос- 60 тоянии линзы 2 (фиг, 1.) луч йсточник" 8 излучения через светоделитель 23, центральное отверстие 21 матрицы 20 фотоприемников попадает на линзу 2, отражается от светочувствительного регистратора 3 и под углом З проецируется на поверхности светофильтра 22, совмещенного с матрицей 20 фотоприемников. При синхронном вращении шпинделя 7 траектория пятна луча в общем случае представляет эксцентричную окружность

A радиуса R с центром О.„ и с фазовым сдвигом, например, - (фиг. 4) относительно синхросигнала (фиг. 9а ), формируемого на фотоприемнике 19 (фиг. 1 и 2 ) и (фиг. 9 с1,б).

При фазовой отработке исполнительным электроприводом 47„ (фиг. 2) посредством сумматора-дифференциала(фиг.3) и синусно-рычажного механизма 12 (фиг. 1 и 5 ) окружность A траектории пятна луча с центром О занимает по1 ложение В с центром О (фиг. 4) синфазное состояние по каналу "Фаза" (Фиг. 2 }.

Тангенциальная составляющая децентрировки линзы отрабатывается исполнительным электроприводом 47 (.Фиг. 2 ) при помощи синусно-рычажного механизма 11 (фиг. 1 и 5. аналогично| а составляющие Х и У - децентрировок соответственно электроприводами 47 > и 47+ (фиг. 2 ) при помощи синусно-рычажных механизмов

9 и 10 (фиг. 1).

B результате луч источника излучения, отраженный от светочувстви тельного регистратора 4, образует на матрице 20 фотоприемник (фиг. 1 и 4 ) траекторию уменьшающегося радиуса и в конечном итоге совмещается с ее центральным отверстием 21 {,фиг. 1 и б ). Отклоняясь .на 90 на светоделителе 23, отраженный луч ОКГ

} попадает на фотоприемник 24 центрировки (фиг. 1 и 8 ), Это обеспечивает электрический сигнал на выходе фотоэлектрического преобразователя

Формирователя 37- (фиг. 8 ) и возбуждение электромагйитной системы фик- . сации $,(фиг. 1-8). В результате воздействия электромагнитной силы на якорь 5 осуществляется зажим шаровой втулки 4. После осуществления фиксации держателя 1 его поверхность подвергается финишной обработке.

Функциональное назначение матричного регистратора 20, (фиг; 1 и б ) состоит в развязке каналов (фиг. 2 ).

Совмещенный с ним светофильтр 22, имеющий переменную светопроницаемость с увеличением светопропускания от центра к край, обеспечивает

Формирование электрического сигнала, увеличивающейся амплитуды пропорционально радиусу удаления от центра (фиг. 7 ). Если траектория .луча совпадает с концентрическими окружностя- ми, то вырабатываются сигналы постоянных уровней. Осуществляется преобразование

Ф; К(0;), 1027561 где 4 - световой поток т -уровня на радиусе p„.;

К - коэффициент йропорциональности, 0 - электрический сигнал пре1 образования на -уровне.

Чем больше радиус уровня р,тем больше амплитуда электрического сигнала °

Если центр траектории пятна луча образует эксцентриситет (фиг. 4 ), 30 электромагнитный сигнал, форьяруеьый на выходе фотопреобразователей, отображается синусоидой, амплитуда которой пропорциональна переменному радиусу р (фиг. 6 и 7 ). 15

Исйользование.в матрице 20 фотоприемников (фиг. 5 ) независимых групп фотоприемников в соответствующих каналах блока управления позво ляет осуществлять совмещенную so времейи отработку составляющих децентрировки линзы электроприводами позиционирования.

Параллельная отработка рассогласований по всем четырем каналам обеспечивает увеличение производительности при центрировке оптической оси линзы в сравнении с устройством, где отработка составляющих децентрировки осуществляется последовательно.

В предлагаемом техническом решении колебательность процесса центрировки уменьшена, так как используется широтно-фазовое управление электроприводом отработки соответствующей составляющей центрировки.

При оптимальном переДаточном отношении между электроприводом и под, вижной конечного исполнительного органа согласно данным при макетировании привода отработки составляющей точность центрировки может быть увеличена до 3 эл.

При отсутствии ударников улучшено конструктивное оформление при свободной зоне установки сборочной еди-.. ницы оправа-линза.

1027561

Эаг.2

1027561 к, хо хо

Ф

Фиг. 7

1027561

Составитель В. Васенов

Техред С.Мигунова Корректор A. Ференц

Редактор Н. Безродная

Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4725/45

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул, Проектная, 4