Фотоэлектрическое устройство для измерения поперечных перемещений предмета

Фотоэлектрическое устройство для измерения поперечных перемещений предмета

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (976292 (6I) Дополнительное к авт. санд-ву(22) Заявлеио17.04.81 (21) 3276143/25-28 с присоединением заявки J4 (23) Приоритет (53)М. Кл.

Ci 01 В 11/00

9кударопаный квинтет

СССР м делам изобретений и открытки

Опубликовано 23.11.82, Бюллетень М 43 (53) ЮК531.715 °.27(088.8) Дата опубликования описания 25.И . 82

А.С. Проников, Г.M. Мосягин, Б.М. Дмитриев, В.Н. Рязанов, В.Я. Колючкин, A.Í. Метелкин, А.С. Васин, ).A. Дальский, В.Б. Самойлов и Н.В. Козлов

-" (72) Авторы изобретения

Московское ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени высшее техническое. училище им. Н;3. Баумана (7!) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПОПЕРЕЧНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ПРЕДМЕТА

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для контроля линейных перемещений предмета неконтактным способом.

Известно устройство контррля линейных перемещений пред лета, основанное на измерении фазы между двумя каналами при перемещении предмета в одном направлении, содержащее осветитель с оптической системой, сканирующий элемент,.измерительную и индикаторную растровые решет ки (1 ).

Недостатком указанного устройства является то, что оно позволяет производить измерение линейных пе" ремещений предмета только по одной координате.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является . Фотоэлектрическое устройство для измерения поперечных перемещенир предмета, содержащее источник света и

2 последовательно расположенные по ходу светового потока тест-объект, проекционную оптическую систему, светоделитель, анализатор изображения, О фотоприемный блок и электронный блок обработки сигналов, генератор опорных напряжений . Тест-объект выполнен в виде щели, проекционная оптическая система выполнена в виде объектива, а анализатор изображения выполнен в виде диска с разнесенными. по диаметру радиальными растрами (2).

Однако, в известном устройстве могут быть измерены поперечные перемещения предмета только в одной плоскости, параллельной плоскости анализатора изображения. При возможном смещении предмета в продольном направлении, т.е. перпендикулярно плоскости анализатора изображения, нарушаетго ся работа устройства вследствие расфокусировки изображения тест-объекта.

Таки л образовал, функциональные воэможности устройства ограничены.

Целью изобретения является воэможность измерения поперечных перемецений предмета при его смецении в продольном направлении.

Поставленная цель достигается тем, что в фотоэлектрическом устройстве для измерения поперечных перемещений предмета, содержащем источник света и последовательно расположенные по ходу светового потока тест-объект, про- 0 екционную оптическую систему, свето" делитель, анализатор изображения, фотоприемный блок и электронный блок обработки сигналов, генератор опор" ных напряжений, проекционная оптичес-. 15 <ая система выполнена телескопическо, тест-объект выполнен s виде растра а, радиальными штрихами, а анализатор изображения выполнен в виде двух вэаим но перпендикулярных щелевых диафрагм.

На фиг,1 изображена принципиальная схема фотоэлектрического устройства для измерения поперечных перемещений предмета; на фиг. 2 " вид А на фиг.1; на фиг. 3 - вид В на фиг. 1.

Устройство содержит кагерентный источник 1 излучения и последовательно установленные по ходу луча и оптически сопряженные тест-объект 2, выполненный в .аиде растра с радиальными штрихами, проекционную оптическую систему 3, выполненную телескопической, светоделитель ч в аиде призмы шовэ, „ диафрагмы 5 и 6, образующие анализатор 7 изображения, фотоприемный блок 8,: генератор 9 опорных напряжений иэз электронный блок 10 обработки сигналов. Анализатор 7 изображения и Фотоприемный блок 8 установлены на перемещающемся предмете 11.

Устройство работает следующим образом.

Участок тест-объекта 2, подсвеченный- источником 1 когерентного излучения, проецируется телескопической проекционной оптической системой 3 в плоскость анализатора 7 иэображения.

Светоделитель >t поворачивает изображение штрихов растра на диафрагме 6 на угол 90 относительно изображения штрихов на диафрагме 5. При враще— нии тест-объекта 2 относительно своей геометрической оси с постоянной угловой скоростью изббражение штрихов перемещается в двух взаимно перпендикулярных направлениях относительно диа- 5 фрагм 5 .и 6 анализатора 7 иэображения. Поперечные смещения предмета 11 в направлениях, перпендикулярных on3 976292 ф тической оси, при его перемещении вдоль оптической оси устройства приводят к смецению анализатора 7 отно" сительно изображения штрихов и, следовательно, к изменению Фазы электрических сигналов на выходе фотоприемного блока 8 относительно сигнала с генератора 9 опорных напряжений.

Эти изменения фазы сигналов измеряются с помощью электронного блока 10 обработки сигналов. Так как проекционная оптическая система 3 выполнена телескопической, то при продольных смещениях предмета вдоль оптической оси устройства относительно плоскости изображения масштаб расфокусированного изображения штрихов растра будет постоянным в плоскости анализатора 7 изображения. Кроме того, использование в устройстве когерентного источника излучения позволяет обеспечить постоянство контраста изображения штрихов растра при продольных смещениях предмета, так как известно, что расФокусировка когерентной оптической системы не вызывает изменения контраста изображения.

Применение в устройстве когерентного источника излучения и проекционной системы в виде телескопической позволяет осуцествлять измерение поперечных переиецений предмета при произвольном его смещении в продольном направлении.

С использованием предлагаемого устройства были проведены исследования точности перемещений механизмов прецизионного металлорежущего оборудования с числовым программным управлением. Испытания показали, что устройство позволяет производить измерение отклойений рабочих органов станков от теоретической траектории с точностью 0,5 мкм при их продольном перемещении до 10000 мм.

Применение предлагаемого устройства обеспечивает снижение трудоемкости контрольных приемок станков в

2-3 раза, возрастает. объективность и достоверность результатов измерений по сравнению с известными методами приемки станков, осуществляется возможность определения работоспособности металлорежуцего оборудования в цеховых условиях и с малыми затратами времени.

Формула изобретения

Фотоэлектрическое устройство для измерения поперечных перемещений

8ид b

Фиа2 предмета, содержащее источник света и последовательно расположенные по ходу светового потока тест"объект, проекционную оптическую систему, светоделитель, анализатор изображения, фотоприемный блок и электронный блок обработки сигналов, генератор опорных напряжений, о т л и ч а ю. ю щ е е с я тем, что, с целью возможности измерения поперечных пере мещений предмета при его смещении в продольном направлении, проекционная оптическая система выполнена теле8НИИПИ Заказ 8989/68

Тираж 614 Подписное филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4 °

76292 6 скопической, тест-объект выполнен в виде растра с радиальными щтрихами, а анализатор изображения выполнен в виде двух взаимно перпендикулярных

S щелепых диафрагм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР в Р 261484, кл. G О1 0 9/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

t 679788, кп. G Ol В ll/00, 1979 (прототип).