Интерферометр для измерения перемещений двухкоординатного стола

Интерферометр для измерения перемещений двухкоординатного стола

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

<и 861932

Союз Соаетсиии

Социалистичесиии

Республик

ОП ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 27. 06. 79 (21) 2785734/25-28 (51)M. Кл. с присоединением заявки М

G 01 В 9/02

Гесудерствеиимй камитет

СССР (23 ) Приоритет (53) УДК 531.7 5.. (088. 8) по делам изобретеиий и атирытнй

Опубликовано,07, 09. 8 . Бюллетень .% 33

Дата опубликования описания 07.09.81 (72) Авторы изобретения

В.А.Забелин, Е.Р,Маламед, Ю.С.С и В.А,Сойту

- ь (7l) Заявитель (54) ИНХЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

ДВУХКООРДИНАТНОГО СТОЛА

Изобретение относится к измерительной технике, а именно, к интерферометрам для измерения длин и линейных перемещений объектов по нескольким координатным осям, в частности по двум, и может быть использовано для измерения линейных перемещений подвижных рабочих органов в прецизионном станкостроении, приборостроении, в системах автоматического управления и т.п.

Известен интерферометр для измерения перемещений двухкоординатного стола, содержащий источник света в виде лазера, светоделитель для формирования двух измерительных каналов, два светоделителя для формирования референтного и информационного лучей в двух измерительных каналах, два неподвижных и два подвижных угол1совых отражателя, установленные на пути, соответственно, референтных и информационных лучей, два светосмесителя, два фотоприемных и два отсчетных устройчтва 1,1 1.

Недостатком такого интерферометра является низкая точность измерения, 3 обусловленная невозможностью исключить погрешность, вызванную непрямолинейностью перемещения измерительных кареток н невысокой чувствительностью оптической схемы.

Наиболее близким по своей технической сущности к изобрегению является интерферометр для измерения перемещений двухкоординатного с ала, о содержащий источник света, например, лазер,и два измерительных канала, каждый из которых включает светоделитель для формирования референтного и информационного лучей, неподвижный уголковый отражатель, выполненный в виде прямоугольной призмы и уста новленный на пути референтного луча, подвижный уголковый отражатель, выполненный в виде прямоугольной призмы, установленный на пути информацион3 86 нога луча и жестко связанный с двухкоординатным столом, причем длина . входной грани подвижного отражателя, установленного в одном из измерительных каналов, несколько больше величины измерительного перемещения двухкоординатного стола в другом измерительном канале, фотоприемное и отсчетное устройства (2, Недостатком известного устройства является недостаточно высокая точность измерения,.обусловленная чувствительностью подвижных уголковых отражателей к малым углам поворота, вызванным.непрямолинейностью . перемещения двухкоординатного стола в измеряемой плоскости и невысокой чувствительностью оптической схемы к измерительным перемещениям. Кроме того, наличие в .каждом измерительном канале самостоятельного лазера приводит, вследствие их относительной нестабильности, также к снижению точности измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения, Цель достигается тем, что интерферометьр снабжен светоделителем для формирования двух измерительных каналов, расположенным за лазером по ходу световых лучей, двумя дополнительными неподвижными уголковыми отражателями, каждый из которых

L выполнен: в виде прямоугольной призмы и установлен в каждом измерительном канале на пути вышедшего из подвижного отражателя информационного луча, ребра всех четырех неподвижных уголковых отражателей при рабочем угле 90 перпендикулярны ребрам обоих подвижных уголковых отражателей при рабочем угле 90

На чертеже показана принципиальная оптико-кинематическая схема описываемого интерферометра.

Интерферометр содержит монохрома.тический источник 1 света, например, лазер, светоделитель 2, выполненный в виде светоделительного кубика,формирующий два измерительных канала

Х и 1, кажцый из которых включает светоделитель 3, выполненный, например, в виде светоделительного кубика, формирующий рЕферентный луч

4 и информационный луч 5, неподвижный уголковый отражатель 6, выполненный в виде прямоугольной призмы и установленный на пути референтного луча 4, подвижный уголковый отра1 932

4 жатель 7, выполненный в виде прямоу-.. гольной призмы, установленный на пути информационного луча 5 и жестко связанный с двухкоординатным сто.". лом 8, неподвижный уголковый отражатель 9, выполненный в виде прямоугольной призмы, установленный на пути вьш едшего из подвижного отражателя 7 информационного луча 5, . фотоприемное устройство 10, отсчетное устройство 11.

Длина входной грани подвижного отражателя 7, установленного в одном из измерительных каналов, несколько больше величины измерительного перемещения двухкоординатного стола 8 в другом измерительном кана.

Ребра всех четырех неподвижных уголковых отражателей при рабочем угле 90 перпендикулярны ребрам обоих подвижньгх уголковых отражателей при рабочем угле 90О.

Работает описиваемый интерферометр следующим образом.

Источник 1 света направляет пучок света на светоделитель 2, на котором он делится на два световых луча, образующих два измерительных канала Х и Y . В измерительных каналах Х и 1 луч света направляется в светоделитель 3 и делится в нем на референтный луч 4 и информационный луч 5.

Референтный луч 4, прошедший через светоделитель 3, направляется в неподвижный уголковый отражатель 6 и, отразившись в нем, возвращается в светоделитель 3, Информационный луч 5, отраженный светоделителем 3, направляется в подвижный уголковый отражатель 7, отразившись в нем, направляется в неподвижный уголковый отражатель

9, Отразившись в неподвижном уголковом отражателе 9, информационный луч 5 вновь направляется в подвиж " ный уголковый отражатель 7 и, отразившись в нем, возвращается в светоделитель 3.

На светоделительном покрытии светоделителя 3 возвратившиеся референтный и информационные лучи интерферируют друг с другом и направляются в Фотоприемное устройство 10, которое преобразует интерференционную картину в электрический сигнал.

Электрический сигнал с фотопри" емного устройства, 10 поступает в отсчетное устройство 11, в котором

861932

5 он преобразуется, формируется и обрабатывается известными способами, а затем на электронном табло отсчетного устройства 11 изображается окончательный результат изменения величины перемещения двухкоординатно.го стола.

Так как подвижный уголковый отражатель 7 жестко связан с двухкоординатиым столом 8, то при перемещениях стола в плоскости Х0.1 происходит изменение длины хода информационных лучей в измерительных каналах X u Y . Изме. ение длины хода информационного луча 5 в одном из д измерительных каналов, например на величину (7- длина волны источника 1 света) соответствует перемещению двухкоординатного стола 8 в соответствующем направлений,в данном случае в направлении оси )(на величину А/4. Таким образом, чувствительность интерферометра к измерительному перемещению в два раза вы ше, чем у прототипа.

Расопложение ребра при рабочем угле 90 призм отражетеля 9 перпен0 днкулярно ребру при рабочем угле 90 подвижных призм отражателя 7 позволяет полностью исключать погрешность 30 .из-за малых углов поворота подвижных призм отражателя 7, вызываемых ке-. прямолинейнцстью перемещения двухкоординатного-стола в измеряемой плос-. кости, так как угловое смещение ин" з формационного луча 4 отражаенного от призмы отражателя 7 при этом полностью компенсируется.

Кроме того, наличие в интерферометре светоделительного кубика свето- 40 делителя 2 позволяет испольэовать один лазер для двух измерительных каналов и тем самым повысить точность измерения, благодаря отсутствию относительной нестабильности в обоих 45 измерительных каналах длины волны светового излучения, а также повысить надежность и снизить стоимость иитер-. ферометра в целом.

Формула изобретения

Интерферометр для измерения переме-, щений двухкоординатного стола, содержащий источник света, например л аэер, и два измерительных канала, каждый из которых включает светоделитель для формирования референтного и информационного лучей, неподвижный уголковый отражатель, выполненный в виде прямоугольной призмы и установленный на пути референтного луча, подвижный уголковый отражатель, выполненный в виде прямоугольной призмы, установленный на пути инфорчг ионного луча и жестко связанный с двух.координатным столом, причем длина " входной грани подвижного отражателя, установленного в одном из измерительных каналов, несколько больше велик чины измерительного перемещения двухкоординатного стола в другом измерительнм канале, фотоприемное и отсчетное устройства, о т л и ч а ю|шийся тем, что, с целью повыше-! ния точности измерения, он снабжен светоделителем для формирования двух измерительных каналов, расположен" ным за лазером по ходу световых лу чей, двумя дополнительными неподвижными уголковыми отражателями, каждый из которых выполнен в виде прямоугольной призмы и установлен в каждом Hsмерительном канале на пути вышедшего из подвижного отражателя информационного луча, ребра scex четырех неподвижных уголковых отражателей нри рабочем угле Й перпендикулярны ребрам обоих подвижных уголковых отрао жателей при .рабочем угле 90

Источники информации, принятые во .внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3791?32, кл. 356-106, 1974.

2..Патент. CUIA У 3661464, кл. 356-106, 1972 (прототип).

86 I 932

Составитель Л. Лобзова

Редактор Т, Кузнецова Техред А,Бабинец Корректор H.Швидкая

Заказ 6526/33 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!

13035, Москва, ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал EIII "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4