Устройство для фоторазметки линейных шкал

Устройство для фоторазметки линейных шкал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

/ ам, П. В,.Мепехов и Ю.- В, Филатов ,1.„

1"

Ленинградский ордена Ленина электротехнический,; институт им. В. И. Ульянова (Ленййа)(72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УС ГРОЙСТВО БДЯ. ФОТОРАЗМЕТКИ ЛИНЕЙНЫХ ШКАЛ

Изобретение относится к прнборос трое» нию и может быть испощ эовано при иэготовпении шкапр дяфракпионнык .. решетоер кодовых эпементов и т.д

Иэвестйы устройства дпй разметки шкал механической разметкой, которая позволяет размечать достаточно протяженные шкалы (до метра) с достаточной точностью. Ошибки разметки существен но проявляются при разметке шкап с вы- 1о сокой пространственной частотой (свьане. ста штрихов на мм) (1).

Процесс разметки. механическими ус аройствами достаточно дпитепен {до десятков часов) и требует спожнейшег© оборудования.

Дпя существенного ускорения ayogecca изготовления шкал нспопьэуют фотораэ- -метку. Традиционные фотоустройства . разметки шкал переносят оптическзвюи . методами изображение шкапы-ебразца на размечаемую поверхность. Недостаток подобных устройств также состоит в. ар

2 райиченности периода размечаемой sara« «. пы иэ-эа ошибок, свяэаишых с вопновой природой света.

Наибопее бпиэкнм к предпага ыому по технической сущности и досъзпиммому результату явпяется устройство дпн фоторааыеткн. пинейных шкап, содержащее рабочую шюшвдку дпя с ного носители и расположенные на- одиой оптической оси источник когерентного света, светодепитепь и отрюкатепь. Истоавк света посыпает ппоскопараплепьный кагерентный пучок света, который, прохщщ через светодепнтепь, падает на место разметки шкалы на светочувствитепьнач носителе под углами Ц и f< соответственно. Период размечаемой шкапы coei

А ввтсъъуег велювне 3= -„— -т, где

А - дпина вопны света. Клина йшкрюм рааиечаемой шкапы соответствует рааае рам обпасти перекрытия пучков света от светодепитепя и отражателя на свето- . (штрихов), образованный этим устройством на светочувствительном носителе, равномерен (с шагом Р ) и перпендикулярен плоскости, в которой лежат оси пучков света известного устройства.

Недостаток известного устройства прежде всего в том, что„раэмечаемая шкала практически всегда имеет неравномерность шага шкалы (растра) как в продольном, так и в поперечном направле-1о ниях. Это явление связано с невозможностью обеспечить идеальную плоскопараллельность волновых фронтов пучков света, образующих растр, что особенно заметно при разметке крупных шкал. з

11ель изобретения - повышение точнооти разметки.

Указанная цель достигается тем, что в устройство .введены подвижная по ходу лучей источника света платформа, второй светоделитель, третий светоделитель с вторым отражателем, фотоприемник, блок управления и два электрооптических затвора, при этом первый отражатель и рабочая плошадка жестко закреплены на подвижной платформе, а второй и третий светоделителн установлены между первым отражателем и первым светоделителем на одной оптической оси с ними, причем вход фотоприемника оптически связан через третий светоделитель с расположенным по ходу отделенного луча вторым отражателем, а выход фотоприемника электрически-связан с блоком управления, выход которого электрически связан с электрооптическими затворами, один иэ которых расположен между рабочей площадкой и первым светоделителем, а другой - между рабочей площадкой и вторым светоделителем.

Такое решение позволяет повысить точность разметки линейной шкалы эа .чет уменьшения абсолютной ошибки растра формируемого двумя наклонными йучками света с плоскопараллельны:ми фронта- 45 ми, и за счет усреднения ошибок шага растра путем пошагового экспонирования.

На чертеже изображена принципишп ная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 когерентного пучка света с плоски:м во новым фронтом, рабочую плошадку 2 для светочувствительного носителя, светоделитель 3 и отражатель 4, расположенные.на одной оптической оси с источни- 5 ком света, подвижную по ходу лучей платформу 5, на которой рабочая площадка и указанный отражатель жестко за

3 903335 4 креллены. Второй светоделитель 6 и третий светоделитель 7 установлены между первым отражателем 4 и первым свето делителем 3 на одной оптической оси с ними. Второй отражатель 8, расположенный по ходу луча, отделенного третьим светоделителем 7, третий светоделиеель

7 и первый отражатель 4 образуют вместе двухлучевой интерферометр. Вход фотоприемника 9 оптически связан через третий светоделитель 7 с вторым отражателем 8 и с первым отражателем 4, а выход — электрически связан с блоком

10 управления, выход которого электрически связан с электрооптическими затворами 11, один из которых расположен между рабочей площадкой 2 и первым светоделителем 3, а другой - между рабочей площадкой и вторим светоделите лем 6.

Устройство работает следуюшим образом.

Источник 1 когерентного света посылает пучок света с плоским волновым фронтом через светоделители 3, 7 и 6 на отражатель 4 под нулевьам углом падения. Основные светоделители 3 и 6, образующие своими нормалями к рабочим шюскостям плос» кость сведения лучей, направляют отра женные пучки света через электрооптические затворы ll в обпасть начала разме ки шкалы для формировании растра (локальной" шкалы) на светочувствительном носителе. йвухлучевой интерферометр, образованный светоделителем 7 и отража телями 4 и 8, через фотоприемник 9 да. ет в блок 10 управления информацию о разности фаз лучей, образуюпжх растр.

Разметка производится экспонированием светочувствительного слоя каждый раз при сдвиге платформы 5 ровно на (один или несколько) период раэмечаемой шкалы (шаг растра). При движении платформы экспонирование производится автоматически, так как блок управления коротки» мн импульсами открывает электрооптические" затворы в моменты времени, когда сдвиг платформы (измеренный интерферометром по разности фаз) точно кратен периоду размечаемой шкалы. Период раэмечаемой шкалы связан с углами падения пучков света Р> от светоделителя 3 и Ф от светоделителя 6 на рабочую плошадку со светочувствительным носителем выражением

5 " 6933 где g - длина волны света 1 источника.

Наиболее простому варианту предлагаемого устройства соответствует случай, когда период размечаемой шкалы кратен половине длины волны света, т.е. =ИЦ, S где kl - величина кратности.B этом случае блок управления производит деление частоты выходного сигнааа интерферометра в 4 рее»

Предлагаемое устройство обладаетдвумя основными преимушествами в сравнении с известным: во-первых, за счет

-многократного экспонирования при сдвиге растра усредняются ошибки в шаге растра ("локальной" шкалы), что позволяет повысить точность шага в размечаемой шкале, во-.вторых, за счет многократного экспонирования при сдвиге растра возможно существенное увеличение длины размечаемых шкал. 20

Для оценки точности размечаемых шкал рассмотрим несколько сравнительных примеров разметки. Для шкал небольших размеров (несколько миллиметров) тех- . нически возможно получить прямолиней- 2ç ность волнового фронта светового пучка порядка 0,1%, что является предельной точностью разметки шкал малого размера. Для шкал среднего размера (несколь ко сантиметров) прямолинейность волне- ЗО вого фронта составляет уже величину. порядка 1%,,а шкалы длиной десяти сантиметров известными устройствами не размечают. Предлагаемое устройство практически не ограничивает размеры разме- 35 чаемых шкал, при этом точность всей шкалы соответствует точностИ pecTpR т.е. погрешность шага составляет 0,1% от размера растра. Тем самым предла гаемое устройство дает выигрыш в. точ 40 ности пропоршюнально длине размечаемой шкалы. Для шкал среднего размера точ35 6 ность разметки предлагаемым устройся вом В HecKQJIbKo pe& превышает точность разметки известным.

Формула изобретения

Устройство для фоторазметки линейных шкал, содержащее рабочую плошадку для светочувствительного носителя и расположенные на одной оптической оси ис точник когерентного света, светоделнтЪль и отражатель, о т л и ч а ю m е е с я тем, что, с целью повышения точности разметки, в него вв щены подвижная по ходу лучей света платформа, второй светоделитель, третий светоделитель с вторым отражателем, фотоприемник, блок управления и два электрооптических за твора, при этом первый отражатель и рабочая площадка жестко закреплены на подвижной платформе, а второй и третий светоделители установлены между первым отражателем и первьж светоделите лем на одной оптической оси с ними, причем вход фотоприемника оптически связан через третий светоделитель с расположенным по ходу отдельного луча вторым отражателем, а выход фотоприемника электрически связан с блоком управления, выход которого электрически связан с электрооптическими затворами, один из которых расположен между рабочей площадкой и первым светоделнтелем, а другой - между рабочей площадкой и вторым, светоделителем.

Источники информапии, принятые во внимание при ezmeprwae

1. Мироненко А. B. Фотоэлектрические измерительные системы. М., Энергия, 1967.

2. Патент США 34 3628866, кл. 346-107, опублик. 1971 (прототип).

Составитеж Н. Милехин

Редактор С. Крупенина Техред А, Бабинеп Корректор А. Дзятко

Заказ 489/69 Тираж 598 Подписное

ВНИИПИ Государями ного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 38, Раушскаа наб., д. 4/S

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