Устройство для измерения перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения малых перемещений. Целью изобретения является повышение точности за счет устранения влияния угловой нестабильности диаграммы направленности лазера. Луч от лазера 1 попадает в оптический блок, в котором разделяется на два пучка, причем снабжение этого блока двумя призмами 2 и 3 БС-0° обеспечивает одинаковый оптический путь от лазера 1 до позиционно-чувствительных фотоприемников 5 и 6. Благодаря этому изменение сигнала на них, обусловленное нестабильностью диаграммы направленности лазера, устраняется в сумматоре 9. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (gg)g G 01 В 11/02

3! сИЮЗН"" :

БААЗ М

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4486241/24-28 (22) 26.09.88 (46) Х5.12.90. Бюл. В 46 (7!) Московское научно-производственное объединение "Темп" (72) В.М.Веденов (53) 531.715 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1527495, кп. G 01 В 11/00, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ IIEPEMEЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измеритепьной технике и может быть исполь.зовано для измерения малых перемеще„„SU„„- 1613852 А1

2 ннй. Целью изобретения является повышение точности эа счет устранения влияния угловой нестабильности диаграммы направленности лазера. Луч от лазера 1 попадает в оптический блок, в котором разделяется на два пучка, причем снабжение этого блока двумя призмами 2 и 3 БС-0 обеспечивает о одинаковый оптический путь от лазера до позиционно-чувствительных фотоприемников 5 и 6. Благодаря этому изменение сигнала на них, .обусловленное нестабильностью диаграммы паправл енности лаз ера, устраняется в сумматоре 9. 1 ил.

1613852

Изобретение относится к измерительной техника и может быть использовано Для измерения малых перемещений, в частности, в условиях высокоточного позиционирования координатных столов при установке радиоэлементов на печатные платы, позиционирования подвижных органов роботов и металлорежущнх станков, для измере- 10 ния вибраций различных механизмов, приборов и т,д.

Цель изобретения — повышение точноСти путем устранения влияния угловой нестабильности диаграммы направленности лазера (ДНЛ).

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит лазер 1, призмы 2 и 3 БС-О, триппельпризму 4, первый позиционно-чувствительный фотоприемник (ПЧФ) 5, второй ПЧФ 6, первый и второй электронные блоки 7 и 8 и сумматор 9. Позицией 10 обозначен объект, перемещение которого измеряют ..

Устройство работает следующим образом.

Лазер 1, устанавливаемый неподвижно относительно основания, задает исходное положение контроля, например положение позиционирования объекта 10.

Оптический блок разделяет световой

HoToK JIB.3epB 1 HB EBB параллельных 35 приблизительно равных по мощности, световых потока. Один иэ этих потоков направляется через оптический удлинитель на ПЧФ 5 измерительного канала, который жестко связан с контролируе — 10 мым объектом 10, другой после отражения От трипп ельпри змы 4, укрепленной на объекте 10, направляется на ПЧФ 6 опорного канала, который установлен непОдвижнО ОтносительнО Основания 45

При и ер емеще нии объекта 1 О на + б Х световой зонд перемещается по поверхности ПЧФ 5 на -ЬХ, формируя на его выходе электрический сигнал U5

= -S Х, где 5 координатная чувс 50 вительность ПЧФ 5.

Одновременно световой зонд, Отраженный от триппельпризмы, перемещается по поверхности ПЧФ 6 на +2, формируя на его выходе электрический сиг 5 нал U6 = 2 $ аХ, где Sg - координатная чувствительность ПЧФ 6.

Линейные и угловые флюктуацпи IIpoстранственного положения ДНЛ формируют на выходах ПЧФ напряжения U = S ЬХ +

ll

+ Sf 0ll5 у "е — МХл + S 8 46 s где Х вЂ” линейная нестабильностЬ ДНЛ; ф.— угловая нестабильность ДНЛ; 1„ длина оптического пути излучатель 1

ПЧФ 5; 1л — длина оптического пути излучатель 1 - триппельпризма ПЧФ 6.

После усиления сигналов с ПЧФ 5 и

6 электронными блоками 7 и 8 получают

КтМХ + КтБ Х + Кт85 45э

Пб = 2 KSS hX — К8864Х вЂ” К686Ы 1щ .

Регулируя коэффициенты К усиления электронных блоков 7 и 8, нетрудно обеспечить paseHcTBo К 35 = КЬ 8 подбирая длину оптического плеча призменной системы 2, 3 из БС-О рВВеНСТВО 1Il>

При выполнении этих условий на выходе сумматора 9 получают U + U

= К 86ЛХ. Таким образом, на выходе сумматора 9 получают электрический сиг нал, пр опор ци ональ ный g Х вЂ” п ер емещению объекта в направлении оси ОХ, независимый от линейной и угловой нестабильности ДНЛ и флюктуаций воздушного тракта, по которому распространяется поток излучения лазера на промежутке от излучателя 1 до оптического блока разделения светового потока.

Аналогично проводят измерения и в направлении оси ОУ.

Формула изобр ет ения

Устройство для измерения перемещений объекта, содержащее основание, размещенный на основании лазер, расположенный по ходу излучателя лазера оптический блок — предназначенный для разделения излучения на два пучка - опорный и измерительный, первый позиционно-чувствительный фотоприемник (ПЧФ), установленный в измерительном пучке и предназначенный для крепления к объекту, установленные в опорном пучке триппельпризму, предназначенную для крепления к объекту„и размещенный на основании второй ПЧФ, первый и второй электронные блоки, входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго

ПЧФ, и сумматор, вход которого соединен с выходами электронных .блоков, отличающееся тем,что, с целью повышения точно ти измерений, оптический блок выполнен в виде прямоугольной призмы н двух призм типа

БС=" ), г рямсуг с льная призма располоСоставитель В. Бахтин

Редактор А. Orap Техред Л.Олийнык Корректор М. Шароши

Заказ 3885 Тираж 491 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Пате 1т", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

16138 жена так, что одна из ее катетных граней параллельна гипотенузной грани триппельпризмы, первая призма

БС О вьполнена с полупрозрачной гра1 нью и ориентирована так, что ее полупрозрачная грань параллельна гипотенузной грани прямоугольной призмы, вторая призма БС-0 установлена чак, о что ее неотражакщне грани параллельны неотражающнм граням первой. призмы

52 6 и оптически с ней связана, длина . призм БС-0 выбирается иэ условия равенства оптических длин путей от лазера до первого и второго ПЧф соответственно, а первый и второй ПЧФ и первый и второй электронные блоки вы- папнены с координатной чувствительяостью S, S и коэффициентами К, К усиления электронных блоков, выбранными из соотношения 8 К = S Kg.