PL97111B1 - Uklad do interferencyjnego pomiaru katow - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 31.08.1978 97111 MKP GOlc 1/00 Int. Cl.2 G01C 1/00 CZYTELNIA Ur -do Patentowego Mmiii l«mttHiii.|j LMJbej Twórca wynalazku: Ryszard Jablonski Uprawniony z patentu: Politechnika Warszawska, Warszawa (Polska) Uklad do interferencyjnego pomiaru katów Prizedmiictetm wynalazku jest uklad sluzacy do interferencyjnego! pomiaru kait6w.

Znane sa- uklady umoizliwiajace pomiar katów w duzym zakiretsie pomiarowym, mianowicie w zakresie kata pelnego, lecz z niewielka doklad¬ noscia nie przekraczajaca ±2 sekund katowych.

Naleza do niicih powszechnie znane podzielnice oipityczne, glowice podzialowe, goniometry, teodo¬ lity i niwelatory.

Znane sa dalej uklady pozwalaj ajoe uzyskac zna¬ cznie wieksza dokladnosc, lecz jedynie w zakre¬ sie malych lub bardzo malych katów. W tej gru¬ pie znane sa lunety autokolimacyjne oraz precy¬ zyjne uklady luneta-kolimator. Przy ich pomocy mozna mierzyc katy rzedu kilku do kilkudziesie- ciu mimuit katowych z praktycznie osiagalna do¬ kladnoscia ±0y5 sekundy katowej. Znane sa tez uklady wykorzystujace przy pomiarze przesunie- cie zespolu optycznego ma pewnym ramieniu. Do¬ kladnosc uzyskanych wyników zalezy od doklad¬ nosci pomiaru dlugOtsci ramienLa, dokladnosci czuj¬ nika mierzacego, przesuniecie, jednoznacznego ustalenia osi obrotu oraiz zapewnienia odpowied¬ niej stabilizacji warunków piomdaru. Zakres po¬ miarowy zalezy od zakresu pomiarowego czujni- ka i zwykle nie przekracza W sekund kajtlowyicih.

Przy zastosowaniu czujnika o wartosci dzialki ele¬ mentarnej 0,2 \im, mierzacego na ramieniu 1.00 mm, osiaga sie dokladnosc (pomiar6w rzedu ±0,2 se¬ kundy katowej. 2 Nie sa dotad znane uklady, które umozliwialyby pcimiar katów z dokladnosicia powyzej 0,1 sekundy katowej w zakresie przynajmniej 10 stopni kato¬ wych.

Wynalazek ma na celu skonstruowanie ukladu, który umozliwilby uzyskiwanie bardao wysokich dokladnosci pomiaru w zakresie do kilkudziesieciu nawet stopni katowych, a wiec w zakresie bar¬ dzo czesto spotykanym w praktyce. Donioslosc za- io gadnienia stanowiacego cel wynalazku okreisla fakt, ze wsród wszelkich dokonywanych w swiecie po¬ miarów — [pomiary dlugosci i kata stanowia 86°/», z czego ,15—20% tto pomiary kata.

Cel wedlug wynalazku osaajginiebo przez zaopa- trzenie ukladu w laserowe zródlo swiatla i usta¬ wienie na drodze wiazki laserowej plytki pól- przepuszczajacej. Za ta plytka jest umieszczone lu¬ stro. W kierunku wiazki odbi/tej od wspomnianej plytki pólprzetpaii&zazajajcej uklad ma stól obroto- wy, a na nim jest umocowane lustro katowe. Na drodze promieni odbitych od lustra katowego znaj¬ duje sie lustro kompensujace.

Wymienione lustra oraz plytka . pólprzepuszicza- jaca sa ustawione prostopadle do plaszczyzny sto- lu. Kat wierzcholkowy mdedizy powierzchniami od¬ bijajacymi lustra katowego wynosi 9-0° a dwusie¬ czna tego kata jest prostopadla do prostej lacza¬ cej wierzcholek lustra katowego ze srodkiem obro¬ tu stolu.

Po drugiej stronie plytki pólprzepusziczajacej 97111) 97111 4 uklad ma ekran a w plaszczyznie ekranu znajduje sie fotoelektiryczny róznicoiwy przetwornik impul¬ sów. Na wyjsciu przetwornika jest przytlaczany re- wersyjny cyfrowy licznik impulsów, zaliczajacy prazki interferencyjne.

Zastosowane w ukladzie srodki techniczne umo¬ zliwiaja cyfrowy pomiar kata obrotu z dokladnos¬ cia ±0,06 sekundy katowej na ramieniu 100 mim.

Zakres pomiarowy ukladni wynosi w zasadzie nie¬ mal 90°, w praktyce siejga 70 stopni katowych.

Ulklad wedlug wynalazku w polaczeniu z urza¬ dzeniem wylkonawtczyim znajduje zastosowanie przy nanoszeniu podzialek katowych na wzórcaioh naj¬ wyzszej dokladnosci lub limibusaich urzadzen po¬ miarowych, w astronomii,; lotnictwie i innych dzie¬ dzinach przy precyzyjnym odmierzaniu kajtów i po- nsiairach przesuniec ikattowych. Uklad moze tez byc stosowany do precyzyjnych pomiarów katów mie¬ dzy róznymi czesciami maszynowymi.

Wynalazek jest dokladniej opisany na przykla¬ dzie wykonania w zwiazku z rysunkiem, na któ¬ rym pokazano schemat ukladu optyczno^ellekitro- nioznego.

Uklad jest zaopatrzony w laser He-Ne 1. Na dirodze wiazki promieniowania laserowego jest umieszczona pólprzepusflczajajoa plytka 2 a za nia, prostopadle do wiazki docierajacego swiatla, nie¬ ruchome lustro 3. W kierunku wialzki odbijanej od plytki 2 uklad ma obrotowy stól 4, na którym jest przytwierdzone katowe lustro 5 o kacie 90° mie¬ dzy powierzchniami odbijajacymi. Powierzchnie od¬ bijajace sa prostopadle do plaszczyzny stolu 4, a krawedz ich przeciecia wyznacza na powierzchni stolu punkt, w kttórym przecinaja sie dwusieczna kajta lustra i prositoipaldaa do niej prosta przecho¬ dzaca przez srodek obrotu stolu.

Obok stolu 4, ma drodze promieni odlbityioh od lustra 5 i prostopadle do ich kierunku, jest umo¬ cowane kompensujace lustro. 6. L/ulstra 3 i 6 oraz plytka 2 sa ustawione prostopadle do plaszczyzny okreslajacej plowierizchnie solu obrotowego. iPo przeciwnej niz stól 4 stronie plyftiki 2 jest uimieszczony ekran 7 z fioftoelefcJteycznyim przetwor¬ nikiem 8, na wyjsciu którego jest przylajczony re- wersyjny cyfrowy licznik 9 impulsów.

Uklad dziala w nastepujacy sposób. Promienie swietlne padaja z lasera 1 na plylfce 2, a po roz¬ dzieleniu wiajzek odtpbwiednio na katowe lustro 5 oraz na lustro 3. Wiazka skierowana na kajtoiwe lu¬ stro 5 po odbiciu od jego dwóch powierztóhaid i lu¬ stra 6 wraca do plytki 2 i dalej na ekran 7.

Wiazka odniesieniia po odbiciu od lustra 3 wraca do plyrtM 2 i po odbiciu od niej równiez zostaje skierowana na plaszczyzne ekranu i. Zastosowane w ukladzie lustro 6 koim|pen(suje przesuniecie wia¬ zek interferencyjnych i jedmoozesnie podwaja róz¬ nice dróg optycznych.

Bomiair kajta przez zliczenie przesuwajacych sje prazków imtor- ferenicyjnych. Liiozba tyich prazków jest zalezna od róznicy dróg optycznych miedzy wiaztóami inter- ferujacyimi i (wynosi: Ai 4rsiinq) n~~ x ~" ~x gdzie: n — liczba prazków r — promien obrotu q> — kat obrotu X — dawgosc fali stwiatla lasera zgodnie z dalsza cecha wynalazku uklad moze byc pozbawiony kompensujacego lustra 6. Wów¬ czas .plaskie lustro 3 zostaje zastapione lustrem ka¬ towy/m o budowie podobnej do budowy lustra 5, zas Al 2r,siin, cp a przesuniecie wiazek initerfeirujacych wynosi p = 2r (li—icos(p) Z astr ze zie nie patentowe Uklad do interferencyjnego jtamiaT.u katów zao¬ patrzony w laserowe zródlo swiata, znamienny tym, ze na dtodze wdazM laserowej ma pójprzepuszcza- jajca plytke (2) i za nia Lustro (8), w kierunku wiaz¬ ki odlbiiftej od plyltki (2) ma obrotowy stól (4) z ka¬ towym lustrem (5) oraz kojmjpensujace lustro (6), przy czym lustra (3 i 6) oraz plytka <2) sa usta¬ wione prostopadle do plaszczyzny stolu (4), kat wierzcholkowy miedzy powierz-chniami odbijajacy¬ mi katowego lustra (5) wynosi 90° a dwusieczna tego kata jest prostopadla dto prostej laczacej wierzcholek katowego lustra (5) ze srodkiem obro¬ tu stolu (4), aas po przeciwnej niz .stól (4) stronie plytki (2) znajduja sie ekran (7) z róznicowym fio- toelefcltrycznyim r^zelwomikdeim (8) impulsów i re- wersyjny cyfrowy licznik (9) tych limftDiuiisóWi 40 4597111