Устройство для измерения угловых и линейных перемещений объекта

Устройство для измерения угловых и линейных перемещений объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii) 721668

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 061 07 7 (21) 253 2 26 9/ 25-28 (51)М. Кд,2

G 01 B 11/00 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150380 Бюллетень ¹ 10 (5З) УДК 531 . 71 5. 2 7 (088 .8) Дата опубликования описания 150380 (72) Авторы изобретения

l0.И. Костецкий и A Н. Белозерцев

Краматорский научно-исследовательский и проектнотехнологический институт машиностроения (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ И ЛИНЕЙНЫХ

ПЕРЕИЕЦЕНИЙ ОБЪЕКТА

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности,для измерения угловых и линейных перемещений объекта.

Известен фотоэлектрический датчик углоных перемещений, содержащий последовательно расположенные и корпусе осветитель, подвижный растровый диск, закрепленный на валу, неподвижный растровый диск, экран с отверстиями, расположенными по окружности против отв ерстий неподвижного растрового диска (или регулируемую диафрагму), и один или два фоточувствитель- 1 ных элемента (1) .

Укаэанный датчик угловых перемещений не позволяет получить дискретность отсчета угловых перемещений выше периода оптической дифракционной решетки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и решаемой задачи является устройство для измерения угловых и линейных перемещений объекта, содержащее последовательно расположенные осветитель, фотоприемник, оптическую дифракционную решетку, связываемую с объектом, и отражающую систему (2) . 30

Отражающая система выполнена в виде линзы, в фокусе которой перпендикулярно оптической оси линзы располагается зеркало. Отражающая система предна з нач ена для про..к тирова ни я действительного, перевернутого слева направо и наоборот изображения участка оптической дифракционной решетки на ее тот же самый участок, Известное устройство не позволяет получить дискретность отсчета больше половины периода применяемой дифракционной решетки, что значительно снижает точность измерения малых угловых и линейных перемещений.

Целью изобретения является повышение дискретности, и следовательно, точности измерения угловых и линейных перемещениЙ объекта .

Указан на я цель достигается тем, что отражающая система выполнена в ниде диафрагмы с отверстиями, расположенными в соответствии с порядками интерференции луча, продифрагировавшего на оптическ ой дифракционной решетке, и двух зеркал, установ— ленных с воэможностью одновременного поворота друг относительно друга.

721668

Иа чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит осветитель 1 лазер, фотоприемник 2, оптическую дифракционную решетку 3 в форме бара ба на, жестко закрепленного íà оси

4, отражающую систему, выполненную в виде диафрагмы 5 с отв ерстиями, расположенными в соответствии с порядками интерференции луча, продифрагировавшего на оптической дифракционной решетке, и двух зеркал б, уста10 новленных с возможностью одновременного поворота друг относительно друга на оси 7, блок индикации 8, жестко зэк репленный на основании 9.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

От осветителя 1 луч лазера с длиной волны 1Г проходя через оптическую ! дифракционную решетку 3 с периодом эп решетки d, дифрагирует. В результате дифракции луча образуется серия рас— ходящихся лучей, которая показана на чертеже. Угол расходимости Е-го луча определяется по формуле эмап 4„= —, где k = О, 1.2.3 поряК/ док интерференции продифрагировавшего на оптической дифракционной решетке 3 луча . Расходящиеся лучи проходят через соответствующие отверстия диафрагмы 5. Указанное соответсгвие достигается следующим образом.

Если известно расстояние L между оптической дифракционной решеткой

3 и диафрагмой 5, то расстояние а

К ежду отв ерстиями для пропуска ни я лучей с одинаковым k-ым порядком интерференции задается следующей формулой: а =- 2Ltg f< Прошедшие через диафрагму 5 лучи, отражаются от зеркал б, имеющих воэможность одновременного поворота на оси 7 в направлениях, показанных на чертеже. Для отражения лучей с k-ым порядком интерференции зеркала поворачиваются на угол, равный углу дифракции этих 45 лучей (в данном случаеЦ). Отраженные лучи вновь проходят через диафрагму 5 и только два луча, которым зеркала б перпендикулярны, пройдут через диафрагму 5 и пересе- 5Q кутся на оптической дифракционной решетке 3 в месте падения исходного луча лазера. Каждый иэ двух спроектированных -еркалами б лучей еще раз подвергается дифракции при прохождении оптической дифракционной решетке 3 и, объединившись эти лучи

1 дают интерференционную картину, которая регистрируетс я фотоприемником 2 и индицируется блоком индикации 8 в метрических или угловых единицах.

При измерении ось 4 оптическ ой дифракционной решетки 3 кинематически соединяется с контролируемым объектом 10, в данном случае показано жесткое соосное соединение. При повороте оптической дифракционной решетки 3 в форме барабана на один период решетки происходит смещение интерференционной картины на 4,8,12, 16 и т.д. периодов интерференционной картины, образованной спроктированными зеркалами 6 лучами соответственно первого, второго, третьего, четвертого и т.д. порядков интерференции, что достигается одновременным ступенчатым поворотом обоих зеркал 6 относительно оси 7.

Использование в качестве отра— жающей системы диафрагмы, отверстия

B к оторой выполнены в с сс-в етств ии с порядками интерференции луча, продифрагировавшего на оптической дифракционной решетке, и двух зеркал, установленных с воэможностью одновременного поворота друг относительно друга, выгодно отличают предлагаемое устройство для отсчета угловых и линейных перемещений от укаэанного прототипа, так как повышается дискретность и точность отсчета малых угловых и линейных пе— ремещений, обусловленных изменением дискретности отсчета угловых и линейных перемещений в пределах от

О, 2 5 периода прим ен яемой оптич еск ой днфракционной решетки до интерференционного предела, равного половйне длины волны лазера.

Формула изобретения

Устройство для измерения угловых и линейных перемещений объ кта, содержащее последовательно расположенные осветитель, фотоприемник, оптическую дифракционную решетку, св яэываемую с объектом, и отражающую систему, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения, отражающая система выполнена в виде диафрагмы с отверстиями, расположенными в соответствии с порядками интерференции луча, продифрагировавшего на опти— ческой дифракционной решетке, и двух зеркал, установленных с воэможностью одновременного поворота друг относительно друга.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 . Авторское свидетельство СССР

Р 377628, кл. G 01 d 5/26, 1966

2. Патент США Р 3524067, кл. 250-219, 1968 (прототип) .

721668

Тираж 801 Подпис ное

ЦНИИПИ Государственного ксмитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Закаэ 117/32

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель Л. Лобэова

Редактор Г. Моэ>кечкова Техред С.Мигай корректор Г. Наэарова