SU1567870A1 - Интерферометр дл измерени линейных величин - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Целью изобретени   вл етс  повышение точности за счет уменьшени  неравноплечности интерферометра и следовательно устранени  вли ни  неконтролируемых изменений внешней среды, а также расширение функциональных возможностей. Это достигаетс  тем, что светоделитель, выполненный в виде куб-призмы, гипотенузна  грань которой имеет прозрачную, полупрозрачную и зеркальную зоны, жестко закреплен с дополнительным отражателем и призмой и образует жесткий модуль, а каналы интенферометра, содержащие плоские зеркала и уголковые отражатели, жестко скрепленные между собой, обладают симметрией. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к устройствам дл  измерени  перемещений с помощью оптических интерферометров, и может быть использовано дл  высокоточных измерений размеров и перемещений узлов прецизионных установок в станкостроении, машиностроении , приборостроении, в системах автоматического управлени .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности за счет уменьшени  неравноплечности интерферометра и устранени  вли ни  неконтролируемых изменений внешней среды, а также расширение функциональных возможностей за счет обеспечени  возможности измерени  перемещений.

На фиг. 1 изображена оптическа  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - конструкци  жесткого модул  интерферометра; на фиг. 3 - фрагмент устройства дл  случа  измерени  угловых перемещений

В состав устройства входит источник 1 когерентного .излучени  (лазер), светоделитель 2, представл ющий собой куб-призму , на гипотенузной грани которой имеютс  три зоны 3, 4 и 5, полупрозрачна , зеркальна  и прозрачна . На грань 6 светоделител  2 посредством оптического контакта или склеивани  установлен отражатель 7, ребро 8 рабочего двугранного угла которого параллельно зондирующему лучу а и симметрично расположено относительно грани 6. На грани 9 дополнительного отражател  7 симметрично расположена призма 10, котора  устанавливаетс  на грань 9 своей гипотенузной гранью посредством оптического контакта или склеивани  оптическим клеем. В створе граней 11 и 12 светоделител  2 жестко установлены на основании (не показано) зеркала 13 и 14, которые отклон ют лучи в и с в направлении уголковых отражателей 15 и 16, которые представл ют собой призмы-крыши БР-180 ребра двугранных углов которых установлены параллельно один , перпендикул рно ребру 8 рабочего дп грагною угла отражател  2, перпендикул рно .соответствующим зондирующим лучам в с pa w мещены по ходу лучей напротив границ раздела соответствующих зон светоделител  - прозрачной и полупрозрачной дл  призмы 15, полупрозрачной и зеркальной дл  призмы 16 Оба отражател  жестко в (Л

ел

05

sl

оо 1

заны между собой и имеют возможность перемещатьс  в процессе измерений вдоль измерительных лучей вис интерферометра в пределах требуемого диапазона измерений. При этом рассто ние между зеркалами 13 и 14 должно быть несколько больше требуемого диапазона измерений Угловые отражатели 15 и 16 жестко скреплены между собой, образу  подвижный модуль 17. На выходе устройства установлен фотоприемник 18, преобразующий выходной оптический сигнал в электрический. В качестве регистратора 19 использован блок регистрации , состо щий из двуканального усилител  информационного блока управлени , реверсивного двоично-дес тичного счетчика, двоичного счетчика, дешифратора цифрового индикаторного устройства и выходных разъемов (не показано;

Вариант устройства дл  измерени  угловых перемещений предусматривает установку подвижного модул  17 на вращающемс  объекте 20 (фиг. 3), ось 21 вращени  которого смещена относительно рабочих ребер отражателей 15 и 16.

Устройство работает следующим образом .

Луч и от источника 1 когерентного излучени  попадает в светоделитель 2 на полупрозрачную зону Л, где делитс  на два пучка с примерно равными интенсивност ми: луч в, отраженный от полупрозрачной зоны 3, и луч с, прошедший через полупрозрачную зону 3 светоделител  2. Луч и, отразившись от зеркала 13, попадает на один из отражателей 15 со смешением относительно ребра рабочего дв i ранного угла Отразившись от отражател  в обратном направлении , но со смешением в плоскости чертежа, луч в по пути отразившись еще раз от зеркала 13, попадает снова в светоделитель 2 и уже через прозрачную зону 5 попадает на отражатель 7 со смещением относительно ребра 8 рабочего двугранного угла, где смещаетс  в вертикальном направлении, после чего луч возвращаетс  по тому же пути в обратном направлении оп ть на светоделитель только со смешением по вертикали . Второй луч с после светоделител  2 отражаетс  от зеркала 14 и отражател  16, после которого смещаетс  в плоскости чертежа и в обратной последовательности возвращаетс  на светоделитель, но уже на зеркальную его зону 4. После отражени  от зеркальной зоны 4 луч последовательно отражаетс  от дополнительного офажате- л  7 со смешением по высоте зеркальной зоны 4 светоделител  и точно в обратной последовательности возвращаетс  на прозрачную зону 3 светоделител , где смешиваетс  с лучом, пришедшим с другого плеча интерферометра. Оптическое смещение происходит на полупрозрачной зоне 3 светоделител  2. но в точке, котора  смещена отно0

сительно точки делени  лучеи на рассто ние не менее диаметра луча. Два оптически смешанных луча интерферометра образуют интерференционную картину, котора 

регистрируетс  фотоприемником 18 с регистратором 19 и по изменению пор дка полосы, св занного с контролируемым перемещением, суд т о величине и направлении этого перемещени . На пути распространени  второй пары оптически смешанных на полупрозрач- ном покрытии зоны 3 лучей установлена призма 10, котора  выводит их из интерферометра с целью предотвращени  попадани  их в исходную точку делени  лазерного луча, что улучшает стабильность, результирующей

интерференционной картины, а, следовательно , повышает точность измерени  устройства в целом

Устройство позвол ет измерить линейные и угловые перемещени , а также линейные размеры объектов. В режиме измерени  линейных перемещений подвижные отражатели 15 и 16, скрепленные в один жесткий модуль 17, перемещаютс  вместе с объектом, на котором они установлены и линейное перемещение которого необходимо измер ть. При

., этом дискретность измерени  будет равна

А/8

Измерение угловых перемещений обеспечиваетс  установкой жестко скрепленных подвижных отражателей 15 и 16 в один жесткий модуль 17 на вращающемс  объекте 20

0 и тем, что предлагаемый интерферометр не чувствителен к поперечным смещени м подвижных отражателей Оптимальным  вл етс  вариан конструкции устройства, когда ось 21 вращени  объекта смещена вдоль линии , перпендикул рной зондирующим лучам

5 и проход щей через примерно совмещенные ребра рабочих двугранных углов подвижных отражателей В этом случае обеспечиваетс  максимальный диапазон измерени  углов, составл ющий ±10С, а точность пропорQ циональна ./8.

В режиме измерени  линейных размеров объектов один из отражателей 15 (или 16) закрепл етс  неподвижно на основании (не показано), а другой отражатель 16 (или 15) выполнен с возможностью перемещени 

5 вдоль зондирующих лучей Перед измерением линейных размеров объекта (не показано) подвижный отражатель 16 (или 15) перемещают вдоль оптической оси навстречу неподвижному отражателю 15 (16) до соприкосновени  друг с другом, при том показани 

0 регистратора 19 сбрасываютс  ( «нуль Затем отражатель 16 отвод т от отражател  15 :ia рассто ние несколько больше размера измер емого объекта. Контролируемый объект ввод т между отражател ми 15 и 16 так, что лини  измерени  совпадает с оптической осью интерферометра и касаютс  объектом неподвижного отражател  15. После этого подвижный отража-fvt 16 перемещают до

соприкосновени  с объектом и снимают от счет. Дискретность измерений в этом режи ме ./4

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   1 Интерферометр дл  измерени  линейных величин, содержащий источник когерентного излучени , светодел} тль и размещенные в каждом из плеч итерферомет- ра плэское зеркало и уголковый отражатель , отличающийс  тем, что, с целью повы тени  точности измерений, он снабжен отражателем , выполненным в виде призмы-крыши , и пр мо гольной призмой, жестко установленной своей гипотенузной гранью на ка- тетной грани отражател  симметрично относительно падающего на эту грань луча, светоделитель выполнен ч виде куб-пг И мы гипотенузна  грань которой состоит из трем - прозрачной, полупро рачной и зеркальной , отражатель жестко установлен на ви

   ходной грани куб-прьзмы симметрично от ко опально оси симметрии той грачи ь ориентирован так, что ребро его рабочего дв гранного угла параллельно луч источника когерентного излучени  и метено m иь:.м те относительно луча на рассто ние, не «ень- шее половиьы диаметра .чуча, уголковые oi ражатели ориентированы так, что их ребра рабочих двугранных уголков п ралчель ы между собой, перпендикул рны ребру ;-c(V- чего двугранного угла отражателе и раг- положены напротив границ раздела делительной и зеркальной, свеюделительной и прозрачной зон гипотену.шой рачи свето делител  в направлении ход  прошедшего

   через светоделитель и отраженного от неп лучей соответственно

   2 Интерферометр по п 1, отличающийс  тем, что, с целью расширени  ф ккционачь- ных возможностей за счет измерени  также и перемещений, уголковые отражатели жесг0 ко скреплены между собой

   фие.1

   a

   /5.

   w

   в

   Фа а 2

   21

   20

   фигЗ