SU1033861A1 - Оптическа линейка дл измерени непр молинейности и неплоскостности поверхности - Google Patents

Description

7: r/7f/7f7/ y f Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к оптичесКИМ устройсувам дл  измерени  непр молинейности и неплоскостности поверхностей . Известна оптическа  линейка дл  измерени  непр молинейности и неплос кости поверхности, содержаща  два концевых уголковых отражател , подвижную каретку, размещенную между концевыми отражател ми и.устанавливаемую на контролируемой поверхности оптический блок, установленный на каретке, афокальную систему, задающий блок с маркой и приемный блок с входным зрачком С 3Недостатками оптической линейкм . вл ютс  невысока  io4HOCTb измерени  и большое измерительное давление на контролируемую поверхность. Это обусловлено размещением приемного и задающего блоков на подвижной каретке , низкой чувствительностью опти ческой системы в измерительном направлении и значительной чувствитель ностью оптической системы к накло- . нам подвиж ой . Наиболее близкой ,к изобретению по технической сущности  вл етс  оптическа  линейка дл  измерени  непр  молинейности и неплоскостности поверхности , содержаща  два концевых уголковых отражател , подвижную каретку , расположенную между концевыми уголковыми отражател ми и устанавли: ваёмую на контролируемой поверхности оптический блок, расположенный на подвижной кареткеи выполненный в ви де отражателей, ориентированных противоположно один другому, афокальную систему, расположенную над оптическим блоком и-выполненную в виде телеобъективов, установленных так, что их главные плоскости наход тс  в зоне измерени , задающий блок с маркой, расположенный под первым концевым уголковым отражателем, и приемный блок с входным зрачком. В оптической линейке приемный блок установлен у второго концевого уголкоаого отражател  2. Недостатком известной оптической линейки  вл етс  недостаточно высока  точность измерени  непр молинейности и неплоскостности поверхности, котора  обусловлена высокой чувствительностью оптической системы в на:правлении , перпендикул рном измерительному , котора  вызывает значитель 61I2 iHoe смещение изображени  ма{Ьки; двоением марки в измерительном направлении , которое приводит к нечеткому ее изображениюj а следовательно, и шумам фотоэлектронной схемы приемного блока; изменением величины светового потока при перемещении оптического блока и большими,потер ми светового потока, что вызвано наличием светоделительного покрыти  между склейками на катетной грани концевых уголковых отражателей; недостаточно высокой чувствительностью оптической системы в измерительном направлении; расположением приемного и задающего блоков на большом рас- . сто йии друг от друга, что повышает чувствительность оптической линейки к вибраци м. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  непр молинейности и неплоскостности поверхности. Поставленна  цель достигаетс  тем, что оптическа  линейка дл  измерени  непр молинейности и неплоскостности поверхности, содержаща  два концевых уголковых отражател , подвижную каретку , расположенную между концевыми уголковыми отражател ми и устанавливаемую на контролируемой поверхности , оптический блок, расположенный на подвижной каретке и выполненный в виде отражателей, ориентированных противоположно один другому, афокаль-, ную систему, расположенную над опти- ческим блоком и выполненную в виде те леобъективов, установленных так, что /их главные плоскости наход тс  в зоне. измерени , задающий блок с маркой, расположенный под первым концевым уголковым отражателем, и приемный блок с входным зрачком, снабжена уголковым отражателем, расположенным . под вторым концевым уголковым отража телем так, что их отражающие грани параллельнь, а приемный блок установлен над задающим блоком так, что марка задающего блока и входной зрачок приемного блока расположены в одной вертикальной плоскости. На чертеже изображена .принципиальна  оптическа  схема оптической линейки дл  измерени  непр молинейности и неплоскостности поверхности. Оптическа  линейка содержит задающий блок 1 с маркой 2, приемный блок 3 с входным зрачком 4, концевые уголковые отражатели 5-и 6, подвижную каретку 7, устанавливаемую на контролируемой поверхности 8 и размещенную между первым и вторым уголковыми концевыми отражател ми 5 и 6, оптический блс«, установленный на каретке 7 и ;выполненный.в виде отражателей 9 и 10, например пр моугольных призм с крышей БкР-180°, ориентированных противоположно один другому, афока ьную систему, расположенную над оптическим блоком и выполненную в виде телеобъективов tT и V2, главные плоскости , и Hj которых вынесены в зону измерени , и уголковый отражатель 13 с двум  от ражающими гран ми аи в, установленный под вторым концевым уголковым отражателем 6, и ребро которого при рабомем угле 90 параллельно контролируемой поверхности 8. Задающий и приемный блоки 1 и 3 соответственно р(асположены у первого концевого угол кового отражател  5, а марка 2 задаю щего блока 1 и входной зрачок k приемного блока 3 расположены в одной вертикальной плоскости Р. ТблеобъективЫ11 и 12 афокальной системы могут быть размещены на одно оси или представл ть собой два отдельных блока совместно с соответствующим уголковым отражателем (не показано ) . Во втором варианте исполнени  - размещение оптических элементов телеобъективов следующее: положительный компонент - перед входной (нижней)гранью концевого уголкового отражател  9 (или 10), а отрицательный - за выходной (верхней) гранью того же отражател . Выполнение схемы по второму варианту позвол ет создать бескорпусну оптическую линейку, однако в этом случае возникают существенные затруд нени  в установке и согласовании двух раздельных блоков линейки. Кроме .того, возможны различные варианты выполнени  отражателей. Так например, вместо призм (позиции 9 и 10) можно использовать призмы БР-180°, но тогда один из концевых уголковых отражателей 5 или 6 должен быть выполнен в виде призмы БкР-180 . В случае пучок света взаимодействует с ребром крыши призмы БкР-180° только два раза вместо четырех, что  вл етс  более предпочтительным . Однако требовани  К направл ющим каретки 7 при таком варианте выполнени  отражателей значительно повышаютс , так как при вороте каретки вокруг оси, перпеидикул рной контролируемой поверхности 8, пучок света отклон етс  на двойной угол поворота и, слёдовательно , на телеобъективы 11 и 12 он падает под углом и линейно смещенны у что, в свою очередь, может вызвать . Случайную погрешность измерени . Оптическа  линейка работает следующим образом. Пучок света от осветител  - задающего блока 1 освещает марку 2, а затем :падает на нйжнкнчтрань отражател  9 оптического блока, установленного на каратке 7 Претерпев отражение в отражателе 9, пучок света направл етс  смещенным в строго обратном направлении на нижнюю грань концевого уголкового отр ажател  5. Претерпев два отражени  в концевом отражателе 5, пучок света направл етс  смещенным в обратном направлении в афокальную систему. Пройд  последова-. тельно телеобъективы 11 и 12 афокальной системы, пучок света падает на верхнюю грань концевого уголкового отражател  6. Претерпев два -отражени  в концевом уголковом отражателе 6, пучок света направл етс  смещенным в обратном направлении на верхнюю грань отражател  10с крышей оптического блока. Претерпев отражение в отражателе 10, пучок света направл етс  смещенным в строго обратном направлении на верхнюю грань а уголкового отражател  13 и, отразившись от грани а, строит резкое изображение марки 2 в плоскости Q. Далее пучок света отражаетс  от второй (нижней) грани е уголкового отражател  13 и направл етс  смещенным в обра;гном направлении, взаимодейству  при этом в обратной последовательности с .отражателем 10, вторым конце.вым уголковым отражателем 6 телеобъективами 12 иМ 1, первым уголковым отражателем 5 и отражателем 9. Выйд  из отражател  9 оптического блока, пучок света строит на входном зрачке i, расположенном в плоскости Р приемного блока 3, резкое изображение марки 2.. При измерении отклонени  от пр мо линейности или от плоскости поверхности оптический блок на каретке 7 перемещаетс  по контролируемой поверхности 8, непр молинейность профил  которой вызывает смещение блока перпендикул рно оптической оси

системы Такое смещение вызывает в свою, очередь восьмикратное смешение изобретени  марки 2 во входном зрачке 4 приемного блока 3, регистрируетс  им, а затем выдаетс  оператору в удобном дл  него виде и масштабе.

Изобретение позвол ет .создать на его базе оптическую автоматическую линейку дл  измерени  непр молинейности и неплоскостности поверхностей с norpemHocTt:j менее 0,25 мкм на 1 м контролируемой трассы.

Более высока  точность измерени  непр молинейности и неплоскостности поверхностей предлагаемым устройством достигаетс  благодар :

отсутствию двоени  изображени  марки в измерительном направлении, в св зи с чем значительно повышаетс  качество изображени  марки, что приводит к существенному снижению шумов фотоэлектронной системы приемного блока;

отсутствию чувствительности оптической системы к смещению оптического блока в направлении, перпендикул рном измерительному, в св зи с чем полностью исключаетс  составл юща  погрешности, вызванна  непр молинейностью направл ющих каретки;

отсутствию изменени  величины светового потока при перемещении оптичёского блока по контролируемой поверхности; небольшому измерительному усилию, что позвол ет производить измерени  не только жестких, но и легкодеформируемых поверхностей, и

повысить точность измерений за счет значительного снижени  контактных деформаций;.

высокой (восьмикратной) чувствительности оптической системы в измерительном направлении, что позвол ет добитьс  высокого масштаба увеличени  без усложнени  оптической и фотоэлектрической схем, а следовательно , повысить точность измерений;

неподвижному расположению приемного и задающего блоков, в св зи с чем значительно уменьшаетс  вли ние вибраций , вызванных перемещением блоков в процессе измерени ;

отсутствию погрешности измерени , вызванной наклонами каретки с оптическим блоком в процессе ее перемещени  по контролируемой поверхности.

Claims (1)

1. ОПТИЧЕСКАЯ ЛИНЕЙКА ДЛЯ ИЗМЕ РЕНИЯ НЕПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ И НЕПЛОСКО- • СТНОСТИ ПОВЕРХНОСТИ, содержащая два концевых уголковых отражателя, подвижную каретку, расположенную между концевыми уголковыми отражателями и устанавливаемую на контролируемой поверхности, оптический блок, расположенный на подвижной каретке и вы- полненный в виде отражателей, ориентированных противоположно один другому, афокальную систему, расположенную над оптическим блоком и выполненную в виде телеобъективов, установленных так, что их главные плоскости.находятся в зоне измерения, задающий блок с маркой, расположенный под первым концевым уголковым отражателем, и приемный блок с входным зрачком, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности измерения, она снабжена уголковым отражателем, расположенным под вторым концевым уголковым отражателем так, что их отражающие грани параллельны, а приемный блок установлен над задающим блоком так, что марка задающего блока и входной зрачок приемного блока расположены в одной вертикальной плоскости.

   SU ,„.1033861