Устройство для измерения угловых перемещений объекта

 

Изобретение относится к оптике и контрольно-измерительной технике, в частности к оптическим устройствам на дифракционных решетках с использованием муаровых или интерференционных полос для отсчета угловых перемещений. Цель изобретения - повышение точности измерения . С помощью лазера 1 и светоделителя 4 создаются два пучка, один из которых,отражаясь от светоделителя 4, образует первую опорную ветвь устройства, а другой проходит его и падает на первое 2 и второе 6 зеркала. При вращении решетки 3, связанной с объектом, угловое положение которого измеряется, происходит движение интерференционных полос в обеих картинах , которые дополнительно увеличиваются объективом и считываются - соответственно первая фотоприемником 5, вторая фотоприемником 8, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 В 11/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1677514 (21) 4805699/28 (22) 26.03,90 (46) 23.10 92. Бюл. ¹ 39 (71) Институт электроники АН БССР (72) Е.В.Галушко и В.Н.Ильин (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 721668, кл. G 01 В 11/26, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1677514, кл. G 01 В 11/26, 10.03.89. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к оптике и контрольно-измерительной технике, в частности к оптическим устройствам на дифракционных решетках с использовани. ",Ы 17707% А2 ем муаровых или интерференционных полос для отсчета угловых перемещений. Цель изобретения — повышениеточности измерения. С помощью лазера 1 и светоделителя 4 создаются два пучка, один из которых,отражаясь от светоделителя 4, образует первую опорную ветвь устройства, а другой проходит его и падает на первое 2 и второе 6 зеркала. При вращении решетки 3, связанной с объектом, угловое положение которого измеряется, происходит движение интерференционных полос в обеих картинах, которые дополнительно увеличиваются объективом и считываются — соответственно первая фотоприемником 5, вторая фотоприемником 8, 2 ил.

1770739

Изобретение относится к оптике и контрольно-измерительной технике, в частности к оптическим устройствам на дифракционных решетках, в которых используются муаровые или интерференционн ые полосы для отсчета угловых перемещений.

Известно устройство для измерения угловых перемещений объекта, содержащее последовательно расположенные лазер, оптический блок в виде плоского зеркала, установленного с возможностью поворота, и цилиндрическую решетку, предназначенную для скрепления с объектом, фотоприемник и блок индикации.

Недостатком известного устройства является невысокая точность из-за наличия погрешностей от углового перекоса измерительного растра.

Известно устройство для измерения угловых перемещений объекта, содержащее последовательно расположенные лазер, светоделитель, оптический блок в виде плоского зеркала, установленного с возможностью поворота, цилиндрическую волоконную решетку, предназначенную для скрепления с объектом, диафрагму, фотоприемник и блок индикации.

К недостаткам устройства следует отнести наличие ошибки измерения при определении углового положения объекта, которая составляет величину, приблизительно равную дискретности отсчета угла by =А

"360 /2 m R sin(а /2). Кроме того, не формируются реперные сигналы, характеризующие начало измерения (О ) e режиме позиционирования, когда старт возможен из произвольного углового положения.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство; на фиг, 2 — разрез А-А на фиг, 1, Устройство содержит последовательно расположенные лазер 1, оптический блок в виде плоского зеркала 2. установленного с возможностью поворота и перемещения вдоль оптической оси, цилиндрическую решетку 3, выполненную в виде отрезков оптического волокна, расположенных по окружности в один слой вплотную друг к другу, светоделитель 4, размещенный между лазером 1 и плоским зеркалом 2., фотоприемник 5, блок индикации (не показан), второй оптический блок в виде плоского зеркала 6, установленного со смещением относительно плоского зеркала 2 и относительно оптической оси, объектив 7, установленный между цилиндрической решеткой 3 и фотоприемником 5, второй фотоприемник

8, расположенный в одной плоскости с фотоприемником 5.

Устройство работает следующим образом, С помощью лазера 1 и светоделителя 4 создаются два пучка, один из которых отражается от светоделителя 4 и образует первую опорную ветвь устройства, а другой проходит его и падает на первое и второе зеркала 2 и 6, Линейное смещение зеркал на 0,5 диаметра пучка обеспечивает его фронтальное деление и образование второй и третьей измерительных ветвей устройства. Оба пучка второй и третьей ветвей распространяются по отношению к опорному пучку соответственно под углами а и Р. За счет небольшого углового юстировочного разворота второго зеркала угол Р может изменяться в небольших пределах (десятые доли градуса).

При вращении решетки 3, связанной с объектом (на фиг. 1 не показан), угловое положение которого измеряется, происходит движение интерференционных полос в обеих картинах, которые дополнительно увеличиваются объективом 7 и считываются — соответственно первая фотоприемником

5, вторая фотоприемником 8. Так как Л р< и

Ар< отличаются незначительно, то происходит периодическое совпадение фаз обеих интерференционных картин и генерация импульса нониусного совпадения. В предлагаемом устройстве импульс нониусного совпадения генерируется 8 раз через каждые 45О. Вследствие флуктуации А или R, например, при изменении условий внешней среды (температуры, давления, влажности) реперная точка (нониусный импульс) будет смещаться из своего начального положения, что может вызвать ошибку измерения.

Для ее устранения можно применить прием с реверсивным счетчиком, По первому импульсу нониусного совпадения импульсы основного интерферометра поступают на суммирующий вход, а по второму — на вычитающий. Если il и Rне изменились,,то момент обнуления счетчика (появление импульса перекоса) совпадет с приходом очередного импульса нониусного совпадения, а если А и R изменились, в счетчике накопится некоторое число, которое в дальнейшем используется в качестве поправки к результату измерения с учетом своего знака.

Формула изобретения

Устройство для измерения угловых пе. ремещений объекта по авт, св, М 1677514. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельк повышения точности измерения, оно снаб. жено вторым оптическим блоком в виде пло.

1770739

А-4

Фиг. 2

Составитель В.Ильин

Техред М.Моргентал Корректор Н, Король

Редактор Г,Бельская

Заказ 3732 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ского зеркала, установленного со смещением относительно первого и относительно оптической оси, объективом, установленным между цилиндрической решеткой и фотоприемником, и вторым фотоприемником, расположенным в одной плоскости с первым,