CS217421B1 - Apparatus for compensating for measurement errors of first order - Google Patents

Abstract

Apparatus, for use in machine tools and co-ordinate measuring devices for compensating first order measuring errors due to neglecting the Abbe comparator principle, comprising a frame (1), a light source (6) a beam splitter (not shown), an interferometer (not shown) and a reflector (9) for producing a measuring beam (5), the reflector and a compensation system comprising a plano-parallel plate (7) and a telescope (8) which, in use, produce the compensation effect being arranged on a slide (2) displaceable along an axis inclined relative to a reference or measuring axis (4), the light source (6) and the beam splitter being rigidly secured to the frame (1), the plate (7) and the telescope (8) being arranged in front of the reflector (9) in the path of the measuring beam (5) and being mounted fast to the slide (2). <IMAGE>

Description

(54)

First order measuring error compensation device

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for compensating first order measurement errors in interferameter measuring systems for coordinate measuring instruments and machine tools in order to increase measurement accuracy and alignment and to provide compensation for compensating effect and distance between the beam path and the test axis; The problem is solved by having a forward beam in the measuring beam path of the measuring system, consisting of a light source, a light beam splitter and an interferometer. a plauparallel plate and a telescoping telescope, preferably and of variable magnification, having a rigid connection to the slide with the reflection mirror. measuring instrument.

The optically active planes of the plauparallel plate are located below the slope in the measuring beam path. The compensating effect of the device is established by varying the magnification of the telescope as a function of the distance between the measuring beam path and the axis of the sample.

Coordinate measuring instruments and machine tools.

217 421

НАЗЗАНУЕ ИЗОБРЕТЕНА

Устройство для компенсации ошибок измерения первого порядка

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ Н30БРЕТЕННЯ

ИззОретение васается устройства для компенсацик ошибок измерения первого порадиа, возникающих вследзтвие нарушении компараторного принципа ДбСе, с поыоцьъю оптических элементов, преииущественно для · оборудованный интерфероиетраии коордияетннх мзмерительных пркеоров х иеталлообрабаиывающих станков.

ХАРАКТЕРИСТНКА. НЗЬЕСТНЫХ ΤΕΧΗΗΗΕΟΚΠΧ РЕШЕННЙ

Прецизиониме мзмеренмя'длмн т помощью коордхнатннх измерительннх приборов проьоднтон в настоящее время, большей настию, на основе иетрипеского спределенхп в капестве сравненхд иеиду упастиои изиеренхн и длияой оветовяи волн. и и · · · · · а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а. а а............ лаеер. Длн зтого бнло Он несеисдимс проводить теисгс рода измеренин прк ооблюденхк иоипараторного прнннипа Дббе, нтобн моключмтв ошибкк изиеренин первого порндиа, обусдовденнне ошпбиаии вэдэнмъ Πρπманениа ляаерного измеρиτалн переиешении · в коордиивтяыи измеρительняи мсшияеи прк себлюдении иоипараторного приннипа 'отрицательно сказалось бн на габарите таиии иашин.

Дащее на оп ^ хе ^ ой длмяэ свободно проходящего in пространстве лезерного луча оиазньалиоь бн вдиннхн оиружающед средн. Позтоиу яиеесооораэныи оиазнваетси нарушение иоипараторного приннипа дббе также прк πρимеяаяии χнтеρφеρсмеτρиπесисгс изиерендз длияы к иоипенсация ошибок измэрэяия первого порядка с помощью кooтвeτтτyyϊяцмx устроиств.

Из DD 118 4б4 иавэстяо тэкого рода устройство. Β стэяияэ яэпсдьмжнс устенсьлен леаврнын м иятеρφеρомeτpичeиитT блси, изиаρительняИ луч истсрсгс отpяяяeтся тройныи рефлеитсрсм, ио2 торнй с возможностью качания подвешен к салазкам измерительного прибора. При этом ось качения совпадает с осью измерения, and ось интерферометра и ось измерения дежат в одной о.бщеИ вертикальном гоюскости. Посредством капающегосн подвешиванин.тройного рефлекторе должно бнть предовращено, нтобс наклон салазок изиерителвного прибора, обуелоеленный ощибкой ваденин, отрицателвно сказывадсс не рееулвтете изиеренин.

однако такого рста устройство обладает аиачмтэлвными нeвюcтвтквми теи как

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью иэойретенкя нвлнэтон устраненпе нэдоотэтков настояеего уровнн техники м поЕ 1л ^ ^ (^ 1ние тонности измеренин для координатннх ызмтpыаeльныx иашин, а текже точности нестройки для машин иеτаллоοйpвтывaещиx.

ИЗЛОЖЕНИЕ. СУЩНОСТИ ИЗОЕРЕТЕННЯ.

в основу мзобретенин люелжeнв задача, создать устройство для компеналщий одибок ызыepзяын первого лopидкa, с помащью которого посредством оптическлх срепс ^ достигаетсн согласование коыиeннвциoняoгo дсЗствин с pннгоянызи трееитории измеритэлвнмх н з ^ ^ ^ ^х <зи до оси ынлвгyзыoгo образла.

^ Гпасно изобретнЕИ »зта еадача ддн устройства компенсацим ошибок измеренма первого в лopлдкв ивмтρиеельнoй оистоие, состояеего из лнтояяыив оветэ, расцепителн овэтового пуппса и интерферометра, 'рещаетсн теи, нто в гpвзитоpлл мзиеρмтелвяих еучей изитр ^ ^^^ т ь ^. ^ Ьоой нлнтeыя перод отражательным зеркадом yнгвяввяиввются πлoнкoπaвaелтльндя плассинка и насадочный тзлзниoл, иоторие вмэотэ с расасы нммсекс.

Положительным при этом является то, что плоокопараллельная пластина и насадочный телескоп расположены между источником света и отражательным зеркалом в траектории измерительных лучей, и что иллокопараллельнаа пластина положене наклонно,. -0 £ ^{поимущественно} ио д угдои 45 ^ь т р аеито р ии измерительных дучеИ.

Кроме того положительным являетон и то, нто в траектормм измepытeдьнмx лучей иредусмотрен регудируемнй ио своеиу увеличению, мзменяющим комиенсаиионное действие ллыокипараллельной илзcтмны ызcздонныИ телеокоп, ирич-ем увелииение можно регулировать в завмсммостм от расстоянмн от траектории ^ ^ мерител нх луией и оси ·. исилтуемого образиа.

такое устройство ио сравненио с кзаеотннмм устройствмма обдадает cyщecтеeнныии паeимиУ! ^ ecτвaиы. Ольга за проотой и ироннои конструлаией, содерзЕащей яеболыпое иолипеотьо узлов. Подвижных иастей'нет. Яутем нзменеяия еφφеиτиьнсИ оптпиеской длмнн иутм возможно проьедить peгyлмpoезы'иe комиeыcaипончого 'действмн ь завмсммостм от расстояния от о см мсяянуе'мояо образна м от трееиторип еучеи иятерферометра, а таосе возможно пρмменение ь яесκсльκиx лежащих другнад другом плоокос ^ х измереямя. Как м иеьестнче у ^ ^ ром ва, дaннсе устромство м мятерферометр мотут быть зaпач ^ eны от ьо здемстьмя окаyaлκщeа средн и вοτροеяч а статмну мзмермтельного ирибора млм .изтaллюoPpaбaнывaющзM маπlм ^ ы. сдедлющее паeимy: цетво заключаатса в том, нто данное устройство непуаотьмтельно ж изpзплeльыии пeаeмeщeок салаз. как стдельячИ блок данное устроНство может дспсляиеельнoт без больших еатрат встраивать ^ а иемерителяные приборя и изτaыыеaеpa. кроме того, устроиство не 'залисмт от положенмя. .

ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ '

Изобретение ^ ноннет ^ на иаилepз его осуществления. на иаЩIaгaeмыи иертелаи иоказано:

фиг. 1. Положение устройства в измерительном приборе, фиг. 2. Схематическое изображение конструкции и траектории лучей устройства фиг. 4. Траектория лучей через плоскопараллельную пластину.

Схематически показанный на фиг 1 координатный измерительный прибор состоит из статины прибора 1, на которой находятся монтированные семей

Third В верхней части измерительного прибора между стойкой 3 и салазками 2 расположен испытуемый образец fourth На расстоянии от оси испытуемого образца, которая одновременно является и осью измерения, в нижней части салазок 2 находится траектория измерительных лучей 5 на салазках 2 неподвижно расположено устройство для компенсации ошибок измерения первого парвого, вотибкой ведения салазок 2 или деформациями. · П 2 2 об 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6.... В качестве источника света 6 преимущественно применяется лазер.

Расположенное в траектории измерительных лучей 5 компенсационное устройство состоит из плоскопараллельной пластины 7 и насадочного телескопа 8 которые оптически взаимодействуют с предусмотренными в салазках 2 отражающим зеркадом 9 и расположены между отражающим зеркалом 9 и источником света 6 (фигуры 1 и 2). При этом оптически действующие плоскости плоскопараллельной пластины 7 положены в траектории измерительных лучей 5 вклющим, в через 45 °. Насадочный телескоп 8 обладает преимущественно регулируемым зависимости от расстояния от траектории измерительных лучей

Принцип действия устройства описывается следующим образом:

6 Испускаемый источником света и проходящий через расщепитель светового пучка свет траектории измерительных лучей пропускается через насадочный телескоп 8 и плоскопараллельную пластину 7 и падает на отражающее зеркало 9 выполненное в виде тройного рефлектора. Отразшзшись οτ зеркала 9, свет проходит в противоположном направлении nj ^ ocDi ^ i ^ i ^ брх ^^ fo nnacTHHy 7 до 8 телесо. Образованнне светом траекторкк сравниваемех оветовых пу ~ чей (не показано) интерференции определяктоя с помощьо обичних длн интерфероиетричеоких изиерительннх диотеи средств с целью лзмеренин сиещенип млм положенин салазок second Компенсационное лействие устройства хз плоскопаракелльной плеотинм 7 к насадоеного телескопа 8 которые опрокиеывало'сн вместе с салазкаее 2 прк ошибкак веденлй кдк деформациях отанины устрокства 1,. вакде проходит переэ еео'скоопралллеьную пластину 7,

Ори очрокчдыьении изиеннетсн эффектньннй путь света in стекле шaеcκoшapоллeaьнoM, уто хзиененке пути ути свер The 5-seater room features a flat-screen satellite TV with 8 beds. еластинн. согдасно этоиу в зависииости от увелииенкн телеокоче Γ, чри однои х тои асе угде oшpoккднвaнкч S 2 салазок может бнть видиио кеиенена очтинеоко эффективна толщина тлoоскπapaллaльное плстины 7th

На фкгурак 2иЭ cчeмaтичecки шpeдстaвшeнa траекторкп пучек ь члоскочараллелнной члеотине 7 х в насадоинои телеокоче eighth чри опрокидывании садазок 2 свет мсточнихе света б падает в нacaдoчнеS тепескоп 8 под угпом спрокиднванмн S а выходит хз него под углом Sj = (Γ · 1). о S S S S S S S S S S... S. = 0. Эетем свет падает на '. опредэлнкецую путь света в стекпе шшocκoπapaеIIeоьнyo насуну 7 с толщиной б к ноказателеи шpeлoмлeнмн щ ·, прккеи пшocκoπapaллaльнап плест е ^ 7 расположена нaкшoнно, глевннм образои под угдои ^{45 в} т р аекторкк изий ^ ^{тйльныи} пупе к ^fifth Вко ^д ной угле обознакен E (фит. З). Вслнсоптичесеап дпкна путиS сежду двуип неподвижными точками вычисляется с помощью наклонной на угол Е плоскопараллелнос. 3, where S = a-b + ndl, is the one that is used to fit the surface of the machine.

Для небольчих изменений входного угла света путем дифференцирования получаются изменения S оптической длины пути. cos Е.

s =. < ¹ ------) Δε. · N -sin Е где - толщина плоскопараллельной пластины.

Если, например, вследствие неконтролированного опрокидывания салазок 2 отражающее зеркало 9 эффективно удаляется от источника света бив результате этого длина пути Sвозрастает, то это оптическое удлинение пути должно компенсироваться отрицательным эначением -ДБ. Знак S изменяется в зависимости от наклона плоскопараллельной пластины 7 к насадочному телескопу 8, т.е. к нему или от него. Кроме того знак Д $ можно изменить, подбирая насадочный телескоп 7.

Согласно устройству в соответствии с фигурами 1 и 2 для непрерывной компенсации ошибок первого ряда путееесе компаратор. sin Е ( ^1- - “7 --- Z ----> (Г + 1) n -sin ^ E

Для однокоординатных измерительных приборов расстояние f между осью испытуемого образца и траекторией измерительных лучей 5. Для двухкоординатных или трехкоординатных измерительных приборов с выбором измерительной плоскости на различных высотах испытуемос. Если величина Г насадочного телескопа 8 непрерывно изменяется с помощью соответствующих средств, то изменяется также величина компенсационного действия устройства согласно изобретению и устройство можно таким образом пригонять к любым расстояниям f. Ото означает, что, например, для трехкоординатных измерительных приборов ошибка ориентации координат хожете бете быть исклю

*

Благодаря связи регулировочных средств для увеличения телескопа с перестановкой измерительной плоскости достигаема автоматическаязиее. порядка.

First Устройство для компенсации ошибок измерения - первого порядка, обусловленных нарушением коипараторного принципа Аббе, состоящего из ис очника света, расщепиееля светового пучка и интерферометра измерительной системы, преиоуяцеотвеяяо для коордиявтяых. изиерителвяях - шярИоров я иетедлообраетяывающсх маиин, иричеи'отражающее еернело траектории нзиерктелвннх лучей и используемые для компенаещии 'узлы распоАохенн на подвпяяях салазках вяе оси иопятуриого образца (ось измерения) а источник света и расиепитеАь светового пучка - наподвкжно. в стойле унтроЯства, отлечающяеся теи, что в трееиторич изиеритедвяях лучей измерительной окотаин переА отражающим зеркалом расположенн чщяcκoπapящяeльнaA игастина м ннондопннИ телеοκοπ - - иоторяе .'виаота с отркжаящим зеркапом жеотио овязвнн с салазкамн.

Second Уотройотво согласно пункту 1 отличащееся таи, чго пдоокючяpяюeсяьняы яляатина ж нясяаочный трдроиоп pяcчюлохeын- в тррритории иаиаρиτедвяиχ щупей мезщу источником оветв μι отражающееи заркадои и что чсяcκoπяpящяeльнян ялястина располохена в траектории измерительных лучеХ наклонно, ^{преемутцественно} по д у илом 45 °.

Third Уотройотво согласно пунктам 1 - и 2 отличахяеесн'там, что в -траекторле мзиаρиτадвяиχ лучей преАусмотрен регулируемые по уволичелию и -изменнициМ компенсационное действие члоскопараллельной пдаотинн няcядючaлй трдроиоп, причем yвeAУчeнуe Oeиyоиоyeуо в зз'вислиости от рясстонния тояeктюояч язирритрдвчнх луеей и оси -уcчытyeиюию образла.

Приложение: чертежи на 1 странице.

АОООТАЦШ

Изобретение касается устройства для компенсации ошибок измерения первого порпдка в интерферометрических спстеиах изоиренин длн координатних измерительных приборов и станков с целью повншеннн точности иоиеренин и настройки и с укаоаниеи О для достикенин согиасованин коипенсррцгоцего действия с рсстояниeм иепдр траекторией изиеритедьних иучей и осьо испытреиого образца, дадапа решаетса теи, чтс в траекторик изиерчтельяых дучей спстеин иэиерения, состоящей ио источника света ющим оериалом расположены яюяскопсрэллцяьн6я шгвстиякв к насадочный телескоп, чредчсчтитедвяс чзиеяяеии в свсеи рведичеяил, которые ссвиестяс с отражающии зеркадои хесткс соедчяеяи с ссдсзкаияя пзиерительного прпбора.

Оптическп длйстрищил гшоскости пдocкoпсpсдлeдьнoй чдастияы распо ^^ нн .явкдйяяс в треекторип иоиерительныи лучей. Koëπeнсяциoннoл действие устройства рcтсыaвливaлйо изиенеяиеи уведине координатине идилpитeльчыл прпбори и станкн.

Claims (3)

OBJECT OF THE INVENTION -4о- A device for compensating first-order measurement errors caused by violation of the Abbe comparator principle, consisting of a light source, a light beam splitter and a measuring system interferometer, predominantly for coordinate measuring instruments and metalworking machines, the reflecting path of the measuring beam path and compensating nodes used on a movable carriage off the axis of the test specimen ie measuring axis and light source and light beam splitter - stationary in the machine stand, characterized in that a planar parallel plate (7) is placed in the measuring beam path (5) of the measuring system in front of the reflecting mirror (9) and a telescopic telescope (8), which together with the reflecting mirror (9) are rigidly connected to the slide (2). Device according to claim 1, characterized in that the planar parallel plate (7) and the telescope (8) are located in the measuring beam path (5) between the light source (6) and the reflecting mirror (9), the plan parallel plate (7). 1) is positioned at an inclination, preferably at an angle of 45 °, in the path of the measuring beams (5). Device according to Claims 1 and 2, characterized in that in the path of the measuring beams (5) there is a telescopic extension telescope (8) changing the compensating effect of the planar parallel plate (7), the magnification being controlled as a function of the distance the measuring beams (5) and the axis of the test piece (4).