Способ измерения отклонений от прямолинейности объекта
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 В 11 24
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ где m мокс
5h
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 3988359/24-28 (22) 13.12.85 (46) 15 01.89. Бюл. ¹ 2 (71) Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (72) A.À.Арефьев, А.Н.Илюхин и Б.В.Старостенко (53) 531.715.27 (088.8) (56) Голубкова В.П., Коронкевич В.Л. Двойной лазерный интерферометр для определения положения объектов. ОИП, 1971, № 4, с. 29 — 31.
Ямбаев Х.К. Высокоточные створные измерения. М.: Недра, 1978, сс. 129138, 170 — 171 ° (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОТКЛОНЕШЙ
ОТ ПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ ОБЪЕКТА, заключающийся в том, что направляют монохроматический когерентный пучок света вдоль объекта, размещают на его пути непрозрачное препятствие, формируют дифракционную картину в плоскости анализа, фиксируют положение экстремумов дифракционной картины и определяют величину отклонения от прямолинейности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности
„„SU„„1451540 A1 измерения, используют в качестве непрозрачного препятствия щель, образованную двумя полуплоскостями, одна из которых сдвинута относительно другой в направлении распространения света и закреплена на контролируемом объекте, перемещают вторую полуплоскость параллельно направлению распространения света и при совмещении одного из минимумов дифракционной картины с фиксированной точной плоскости анализа определяют величину отклонения от прямолинейности из соотношения b ==
:1 11 t 4
b при условии что h c—
У мокс 2ш Л
+1, +2, +3,...; С: максимальное расстояние между полуплоскостями щели (длина контролируемого створа); ширина щели;
4ь величина перемещения второй полуплоскости
Ма4 фиксированный угол дифракции; длина волны света.
Сд
4ъ
1451540
Изобретение относится к измери1гельной технике и может быть исполь зовано для проведения высокоточных измерений прямолинейности направляю5
«цих в машиностроении и приборостроении, а также для проведения створных нзмерений.
Цель изобретения — повышение точности измерения эа счет использоваия щели с разнесенными в пространтве полуплоскостями, позволяющей утем изменения ее эффективной шириы управлять параметрами формируеой дифракционной картины, т.е, исусственно создавать ее значительные скажения, облегчающие их регистра, ию с малой погрешностью.
На фиг.1 изображена принципиаль ная схема устройства для осуществле- 20 ния предлагаемого способа; на фиг.2 схема дифракции на щели с разнесен ными полуплоскостями.
Устройство для осуществления пред лагаемого способа содержит последова-25 тельно расположенные лазер 1, форми,рующую оптическую систему 2, измерительную марку 3 с закрепденной на .,ней первой полуплоскостью 4 диффрак:ционной щели, вторую полуплоскость 5 щели, расположенную перед объективом 6 с возможностью перемещения вдоль направления распространения света, и фотоэлектрический анализатор, состоящий из диафрагмы 7, расположенной в фокальной плоскости объектива 6, и фотоприемника 8, соединенного с блоком 9 обработки сигналов.
Фотоэлектрический анализатор определяет параметры дифракционной картины 10.
Способ осуществляют следующим образом.
Направляют монохроматический когерентный пучок от лазера 1 через формирующую оптическую систему 2 вдоль контролируемого створа объекта, размещают на его пути непрозрачное препятствие в виде щели шириной
Ъ,, образованной двумя полуплоскос50 тями 4 и 5, смещенными одна относительно другой вдоль направления распространения света.
В фокальной плоскости объектива 6 получают искаженную дифракционную
55 картину 10. Затем плавно перемещают вторую полуплоскость 5 щели паралельно самой себе, добиваясь совмещения одного из минимумов дифракционной картины с фиксированной точкой плоскости анализа. III;v этом расстояние между полуплоскостями 4 и 5 равно h„.
Для упрощения вывода условия минимумов дифракции света на щели с разнесенными полуплоскостями рассматривают условие только для возникновения первого минимума дифракции правой части дифракционной картины 10. Согласно теории Френеля
Кирхгофа выражение для первого дифракционного минимума имеет вид
b sing= Л, где Ь вЂ” ширина щели;
Ц вЂ” фиксированный угол дифракции;
1 — длина волны излучения.
Следовательно, разность хода лучей, сходящихся в первом дифракционном минимуме, составляет h, поэтому
AK + KN — PL
Ширина плоского фронта волны света для полуплоскости 5 равна DL, а следовательно э
AK + KN + DN — BI. = 2 Л
DH+ KN = 2Л.
Учитывая, что DII = Ь, sin ч"., а
KN = (Ь,-h Ä tg Ä sin g, получим условие первого минимума дифракции:
2Ъ, sin q — h, sin фtg tI= 21.
Б общем виде условие минимумов дифракции на щели с разнесенными полуплоскостями определяют по формуле
2Ь sing — h sin q tg g = 2тЛ, где m=+1, +2, +3, ° ..
11ри поперечном смещении первой полуплоскости 4 щели, закрепленной на измерительной марке 3, на, величину ДЬ в положение 4 произойдет изменение ширины дифракционной щели, что приведет к перераспределению. интенсивности дифракционной картины.
Для того, чтобы измерить величину
Db плавно перемещают вторую полуплоскость 5 щели параллельно. самой себе на величину dh, добиваясь пов— торного совмещения одного из минимуI мов новой дифракционной картины 10 с фиксированной точкой плоскости ана2b> ° sinц — h sing,tgq = 2тЛ где m = +1, +2, +3,...
Учитывая, что фиксированный угол дифракции постоянен, т.е. Ц= const, а b =Ь,-db и Ь,=Ь -dh, получим выражение для расчета величины отклонения от прямолинейности в виде
zh tgM
Отметим, что существование m-го минимума правой части дифракционной картины обусловлено выполнением условия
Ь2 макс где h „, — максимальное расстояние между полуплоскостями 4 и 5 щели з 145154 лиза. 1!ри этом расстояние между полуплоскостями 4 и 5 щели равно h >, а ширина щели равна Ь .
Условие минимумов в данном случае определяют по формуле или длина контролируемого створа.
Это условие также вытекает из условия минимумов дифракции на щели с разнесенными полуплоскостями.
Фиксирование точки в плоскости анализа осуществляют при помощи фотоэлектрического анализатора, что в значительной мере упрощает измерение, так как угол q постоянен. Для вычисления db необходимо измерить только величину dh, также изменяющую эффективную ширину щели, что приводйт к компенсационному смещению экстремальных точек дифракционнои картины в плоскости анализа.
Учитывая, что первые минимумы дифракционной картины можно наблюдать под весьма малыми углами Ч (1, то компенсационное перемещение 0 h второй полуплоскости 5 значительно больше величины контролируемого перемещения db первой полуплоскости, что позволяет проводить высокоточные измерения отклонении от прямолинейности.
Фиг.1
1451540
Составитель Л.Лобзова
Техред Л.Олийнык
Корректор В.Бутяга
Редактор А.Ревин
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Заказ 7070/39 Тираж 683 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
