SU861932A1 - Интерферометр дл измерени перемещений двухкоординатного стола - Google Patents

Description

I

Изобретемте относитс  к измерительной технике, а именно, к интерферометрам дл  измерени  длин ri линейных перемещений объектов по нескольким координатным ос м, в частности по двум, и может быть использовано дл  измерени  линейных перемещений подвижных ра.бочих органов в прецизионном станкостроении, приборостроении , в системах автомати ческо -о управлени  и т.п.

Известен интерферометр дл  измерени  перемещений двухкоордатнатного стола, содержащий источник света в виде лазера, светоделитель дл  формировани  двух измерительных каналов, два светоделител  дл  формировани  референтного и информационного лу чей в двух измерительных каналах, два неподвижных и два подвижных угол1совых отража тел , установленные на пути, соответственно, референтных и информационных лучей, два светосмесител , два фотоприемных и два отсчетных устройдтва fl . Недостатком такого интерферометра  вл етс  низка  точность измерени , обусловленна  невозможностью исключить погрешность, вызванную непр молинейностью перемещени  измерительных кареток и невысокой чувствительностью оптической схемы.

Наиболее близ:ким по своей техгш10 ческой сущности к кзобрегению  вл етс  интерферометр дл  измерени  перемещений двухкоординатного , содержащий источник света, например, лазер,и два измерительных канала,

15 каждЬ1й из которых включает Светоделитель дл  формировани  референтного и информационного лучей, неподвижный уголковый отражатель, выполненный в виде пр моугольной призмы и уста20 новленный на пути референтного луча, подвижный уголковый отражатель, выполненный в виде пр моугольной призмы, установленный на пути инфррмацион3

ного луча и жестко св занный с двухкоординатным столом, причем длина входной грани подвижного отражател , установленного в одном из измерительных каналов, несколько больше величины измерительного перемещени  двухкоррдинатного стола в другом измерительном канале, фртоприемное и отсчетное устройства .

Недостатком известного устройства  вл етс  недостаточно высока  точйость измерени ,.обусловленна  чувствительностью подвижных уголковых отражателей к малым углам поворота , вызванным непр молинейностью перемещени  двухкоординатного стола в измер емой плоскости и невысокой чувствительностью оптической схемы к измерительным перемещени м. Кроме тогл, наличие в каждом измерительном канале самосто тельного лазера приводит , вследствие их относительной нестабильности, также к снижению точности измерени .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени .

Цель достигаетс  тем, что.интер;ферометч снабжен светоделителем дл  формировани  двух измерительных каналов , расположенным за лазером по ходу световых лучей, двум  дополнительными НёпОДВИЖНБ1МИ УРОЛКОВЬШИ

отражател ми, каждый из которых вьтрлнен1 в виде пр моугольной призмы и установлен в каждом измерительном канале на пути вьшедшего из подвижного отражател  информационного луча, ребра всех четырех неподвижных уголковых отражателей при рабоче угле 90° перпендикул рны ребрам обои подвижных уголковых отражателей при рабочем угле 90°,.

На чертеже показана принципиальна :оптико-кинематическа  схема описываемого интерферометра.

Интерферометр содержит монохроматический ИСТОЧ1ШК I света, наприг ер, лазер, светоделитель 2, выполненный в виде светоделительного кубика,формирующий два измерительных канала X и Y , каждый из которых включает светоделитель 3, выполненный, например , в виде светоделительного кубика , формируюп ий референтный луч 4 и информационный луч 5, неподвижный уголковый отражатель 6, выполненньй в виде пр моугольной призмь И установленный на пути референтного луча 4, подвижный уголковый отра 9324

жатель 7, выполненный в виде пр моуг гольной призмы, установленный на пути информационного луча 5 и жестко св занный с двухкоординатным сто-г

5 лом 8, неподвижный уголковый отражатель 9, выполненный в виде пр  моугольной призмы, установленный на пути вьш1едшего из подвижного отражател  7 информационного луча 5,.

о фотоприемное устройство 10, отсчетное устройство П.

Длина входной грани подвижного отражател  7, установленного в одном из измерительных каналов, не5 сколько больше величины измерительного перемещени  двухкоординатного стола 8 в другом измерительном кана,.. Ребра всех четырех неподвижных уголковых отражателей при рабочем

0 угле 90 перпендикул рны ребрам обоих подвижных уголковых отражателей при рабочем угле 90.

Работает описываемый интерферометр следующим образом.

5 Источник 1 света направл ет пучок света на светоделитель 2, на . котором он делитс  на два световых луча, образующих два измерительных канала X и Y . В измерительных

Q каналах X и Y луч света направл етс  в светоделитель 3 и делитс  в нем на референтный луч 4 и информационный луч 5.

Референтный луч 4, прошедший через светоделитель 3, направл етс  в неподвижный уголковый отражатель 6 и, отразившись в нем, возвращаетс  в светоделитель 3.

Информационный луч 5, отраженный светоделителем 3, направл етс  в подвижнь1й уголковый отражатель 7, отразившись в нем, направл етс  в неподвижный уголковый отражатель 9. Отразившись в неподвижном уголковом отражателе 9, информационный

луч 5 вновь направл етс  в подвиж ный уголковый отражатель 7 и, отразившись в нем, возвращаетс  в светоделитель 3. . .

На светоделительном покрытии све50 тоделнтел  3 возвратившиес  референтный и информационные лучи Ийтерферируют друг с другом и направл ютс  в фотоприемное устройствоЮ, котброе преобразует интерференционную

55 картину в электрический сигнал.

Claims (2)

1. Электрический сигнал с фотоприемного устройства, 10 поступает в .отсчетное устройство 11, в котором 5 . он преобразуетс , формируетс  и обрабатываетс  известными способами, а затем на электронном табло от- . -Счетного устройства 11 изображаетс окончательный результат изменени  величины перемещени  двухкоординатн . го стола. Так как подвижный уголковый отра жат.ель 7 жестко св зан с двухкоординатным столом 8, то при перемещени х стола в плоскости ХОУ происходит изменение длины хода информационны:: лучей в измерительньгх каналах X и Y . Изменение длины хода информационного луча 5 в одном из измерительных каналов, например X на величину X СЛ длина волны исто ника 1 света) соответствует перемещению двухкоординатного столй 8 .в соответствующем направлений , в данно случае в направлении оси X на величину Х/4. Таким образом, чувствительность интерферометра к измери тельному перемещению в два раза выще , чем у прототипа.. Расопложение ребра при рабочем угле 90 призм отражетел  9 перпендикул рно ребру при рабочем углё; 90° подвижных призм отражател  7 позвол ет полностью исключать погрешност . из-за малых углов поворотаподвижны призм отражател  7, вызываемых ае пр молинейностью перемещени  двухкоординатного стола в измер емой пло кости, так как угловое смещение информадйонного луча 4 отражаенного от призмы отражател  7 при этом  ол но.стью компенсируетс .. Кроме того, наличие в интерфероме ре светоделительного кубика светоДелител  2 позвол ет использовать один лазер дл  двух измерительных каналов и тем самым повысить точност измерени , благодар  отсутствию относительной нестабильности в обоих измерительных каналах длины волны светового излучени , а также повысит надежность и снизить стоимость интер феррметра в целом. . 2 Формула изобретени  Интерферометр дл  измерени  перемещений двухкоординатного стола, содержа1р й источ шк света, например лазер, и ДВА измерительных канала, каждый из которых включает светоделитель дл  формировани  референтного и информационного лучей, неподвижньй уголковый отражатель, выполненный в виде пр моугольной призмы и установленный на пути референтного луча, подвижный уголковый от,ражатель, выполненный в виде пр моугольной призмы , установленный на пути информещонного луча и жестко св занньй с двух координатным столом, причем длина входной грани подвижного отражател , установленного в одном из измерительных каналов, несколько больше вел к чины измерительного перемещени  двухкоординатного стола в другом измерительнм канапе, фотосриёмное и отсчетное устройства , о т л и ч а и и с   тем, что, с целью повышени  точности измерени , он снабжен светоделителем дл  формировани  двух измерительных каналов, расположенным за лазером по ходу световых лучей , двум  дополнительными неподвижными уголковыми отражател ми, казвдый из которых выполнен в виде пр моугольной призмы и установлен в каждом измерительном канале на пути вьш1едшего из Подвижного отражател  информацион нрго луча, ребра всех четьд ех неподвижных уголковых отражателей при рабочем 0 перпендикул рны ребрам обоих подвижных уголковшс отражателей при рабочем угле 90 . Источни1да информации, рин тые во -виимание при экспертизе I. Патент США 8 3791732, л. 356-106, 1974.
2. 2.. Латент США, № 366 U64, V 35 5-106,1972 (пр ототип),