Устройство для измерения непрямолинейности перемещений объектов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТОВ , содержащее лазер,измерительный канал с двумя фоточувствительными датчиками и оптической све то делит ель ной системой ,связанный с исследуегФом объектом , и схему обработки сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено опорным каналом, идентичным измерительному, опорный и измерительный каналы установлены последовательно по ходу светового луча, схема обработки сигнала выполнена в виде трех операционных усилителей, входы двух из которых подключены соответственно к выходам фотозлектронных датчиков измерительного и опорного каналов, выходы - к входам третьего операционного усилителя, а фоточувствительные датчики выполСП нены координатно чувствительными. ffr

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(51! G01 В 21/30

ГОСУДАРСТВЕННЬ(Й КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН н двтореному- СвидятяльСтВУ (21) 3333761/18-28 (22) 17. 08. 81 (46) 07.06.83. Бюл. 9 21 (72) A.A.Арзуманян, Л.И.Густин, В.A.Âàràðøàêÿí, З.С.Багдасарян и

A.A.Карапетян (71)Научно-производственное станкоинструментальное объединение

"Армстанок" (53) 531.71 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 586323, кл, G 01 В 11/00, 1974.

2. Ж. !ndustriе-Anzeiger, 1977, т. 99, Ф б, с. 92-94 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ . НЕПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТОВ, содержащее лаз ер, измеритель ный ка"

„„Я0„„1021944 А нал cдвумя фоточувствительнымидатчи-. ками и оптической светоделительной системой, связанный с исследуемым объектом, и схему обработки сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, .оно снабжено опорным каналом, идентичным измерительному, опорный и измерительный каналы установлены последовательно по ходу светового луча, схема обработки сигнала выполнена в виде трех операционных усилителей, входы двух из которых подключены соответственно к выходам фотоэлектронных датчиков измерительного и опорного каналов, выходы - к входам третьего операционного усилителя, Я а фоточувствительные датчики выполнены координатно чувствительными.

1021944

Таким образом, благодаря использованию опорного измерительного каналов и схемы обработки сигналов, позволяющей компенсировать погрешности, связанные с турбулентностью воздуха, изменением интенсивности лазерного луча и т.д., повышается точность измеренйя перемещения объектов.

Зкономический эффект от использования устройства для измерения непря- молинейности перемещения рабочего органа одного металлорежущего станка составит приблизительно 3500 руб.в год, 31 . Тираж б02 Подписное

»

r. Ужгород,ул.Проектная, 4

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения непрямолинейности перемещения, объектов, в частности при испытании металлоре" жущих станков.

Известно устройство для измерения линейных перемещений, основанное на интерференционных методах измерения и содержащее основной и дополнительный иятерферометры, два фотоприем- 10 ника на выходе каждого иэ интерферометров и схему обработки информационного сигнала (1).

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения непрямолинейности перемещения объектов, содержащее лазер, измерительный канал с двумя фоточувствительными датчиками и оптической светоделительной системой связываемый c Hccnepy- 2О емым объятом, и. схему обработки сигнала (2).

Недостатком устройств является низкая точность измерений, связанная с наличием погрешностей, вызванных турбулентностью воздуха, нестабильностью интенсивности излучения, а также с пространственными отклонениями лазерного луча.

Целью изобретения является повышение точности измерений. 30

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения ,непрямолинейности перемещений объектов, содержащее лазер, измерительный канал с двумя фоточувствитель- 35 ными датчиками и оптической светоделительной системой, связываемый с исследуемым объектом, и схему обработки сигнала, снабжено опорным каналом, идентичным измерительному, опорный и измерительный каналы установлены последовательно по ходу светового луча, схема обработки сигнала выполнена в виде трех операционных .усилителей, входы двух из которых подключены соответственно к выходам фотоэлектронных датчиков измерительного и опорного каналов, выходы - к входам третьего операционного усилителя, а фоточувствительные датчики

Выполнены координатно чувствительными. 50

На чертеже изображена функциональ- ная схема устройства, Устройство состоит из лазера 1, установленного на столе 2, обеспечивающем стабильное положение лазера 1, 55 оптических систем 3 и 4, обеспечива,ющих формирование опорного направления лазерного луча,.опорного канала 5, устанавливаемого .по ходу лазерного луча и состоящего из двух фоточувствительных датчиков .б и 7, опти- + ческой светоделительной системы 8, линз 9 и 10, диафрагмы 11, измерительного канала 12, связываемого с

ВНИИПИ Заказ 4023/

If %

Филиал ППП . Патент исследуемым объектом 13 (например, подвижным органом станка) и состоящего иэ фоточувствительных датчиков 14 и 15, оптической светоделительной системы 16, линз 17 и 18, диафрагмы 19 и схемы обработки сигнала, выполненной в виде трех операционных усилителей 20-22, входы усилителей 20 и 21 связаны с опорным 5 и измерительным 12 каналами, а выходы — с входом усилителя 22.

Устройство работает следующим образом.

Производится юстировка лазерного луча по оси х с помощью оптических систем 3 и 4 таким образом, чтобы выходные сигналы О„и U< U> и 04датчиков б и 7, 14 и 15 были равны нулю.

Лазерный луч, отраженный от призм оптических систем 3 и 4, пройдя через диафрагму 11., попадает на оптическую светоделительную систему 8 (например, полупрозрачные зеркала) и затем на датчики б и 7. Угловое отклонение лазерного луча, вызванное флуктуацией, компенсируется подбором коэффициента усиления усилителя 21 °

В процессе измерения отклонение лазерного луча от оси х из-за непрямолинейности перемещения объекта приводит к появлению раэнополярных сигналов на выходах датчиков 14 и 15, которые сравниваются усилителем 21.

Сигнал U дает информацию об отклонении траектории движения объекта 13 от прямолинейности.

Попарное сравнение сигналов О, U и U, U4 на соответствующих усилителях 20 и 21 позволяет компенсировать погрешность, вызванную изменением интенсивности лазерного луча.

Отклонение сигнала U< от нулевого значения вызвано погрешностью, связанной, в частности, турбулентностью. воздуха. Для компенсации этой погрешности сигнал U< с опорного канала 5 сравнивается усилителем 22 с сигналом Ug с измерительного канала 12, следовательно сигнал Uz на выходе схемы обработки сигналов содержит информацию лишь об изменении в направлении перемещения объекта 13 отно-. сительно оси х.