Устройство для активного контроля линейных перемещений объекта



Устройство для активного контроля линейных перемещений объекта

 


Владельцы патента RU 2485440:

Якутов Сергей Фёдорович (RU)

Изобретение может быть использовано для автоматического контроля линейных перемещений различных механизмов и узлов, в том числе станков с ЧПУ, узлов роботов и манипуляторов, измерительных наконечников. Устройство содержит блок обработки (1), лазер (2), излучающий одномодовый луч (3), оптоэлектронный преобразователь (4), отражатель (7). На пластину (5) оптоэлектронного преобразователя с двух сторон нанесена прозрачная пленка (6) из графена, соединенная с блоком обработки. Оптоэлектронный преобразователь (4) установлен на объект (8) перпендикулярно оптической оси лазера. Толщина пластины b определяется по формуле b=(λn+0,25λ)±0,1λ, где λ - длина волны лазера; n - количество волн; ±0,1λ - допуск на толщину пластины. Технический результат - уменьшение габаритных размеров, уменьшение температурной погрешности при получении метрологической информации. 1 ил.

 

Изобретение относится к станкостроению и предназначено для автоматического контроля линейных перемещений различных механизмов и узлов (контроль за перемещением по линейным осям станков с ЧПУ, контроль перемещения узлов роботов и манипуляторов, контроль перемещения измерительных наконечников в приборах активного контроля).

Известно устройство для активного контроля линейных перемещений (Миронов А.В. Устройство для измерения перемещений (Патент РФ на изобретение №2060455 по заявке 93027036). Устройство для измерения перемещений содержит последовательно установленные лазер, оптический элемент в виде пластины и отражатель, предназначенный для крепления на объекте, два фотоприемника и соединенный с ними блок обработки, диафрагму, установленную в резонаторе, совмещенную с оптической осью и выполненную в виде точки, одна из поверхностей пластины выполнена в виде винтовой поверхности с шагом h, равным

где λ - длина волны излучения лазера, мкм;

n - показатель преломления материала пластины;

k - натуральное число.

Оптическая пластина ориентирована так, что ее продольная ось совмещена с оптической осью, а фотоприемники установлены так, что их светочувствительные площадки лежат в смежных секторах с вершинами, расположенными на оптической оси, и углами при вершине, равными (аналог).

Основным недостатком аналога является сложность конструкции, недостаточный диапазон измерений линейных перемещений, большие габаритные размеры, что исключает возможность применения данного устройства в малогабаритных узлах и механизмах. Имеющиеся недостатки обусловлены тем, что данное устройство содержит большое количество элементов.

Известно также устройство для активного контроля линейных перемещений объекта, содержащее блок обработки, последовательно установленные лазер, оптический элемент в виде пластины и отражатель, причем оптический элемент выполнен в виде оптоэлектронного преобразователя, на пластину которого нанесена прозрачная токопроводящая пленка (электроды), соединенная с блоком обработки, а толщина фоточувствительного слоя может быть равна половине длины волны или увеличена на несколько длин волн, при этом оптический элемент установлен на объект перпендикулярно оптической оси лазера (JP 2000088514 А, 31.03.2000 - прототип).

Основными недостатками прототипа являются большие габаритные размеры оптоэлектронного преобразователя по сравнению с заявленным, что исключает возможность применения данного устройства в малогабаритных узлах и механизмах, подверженность температурным погрешностям из-за теплового расширения фоточувствительного слоя. Имеющиеся недостатки обусловлены тем, что в данном устройстве светочувствительный слой по определению имеет толщину, которая может быть равна половине длины волны или увеличена на несколько длин волн, из чего следует, что толщина светочувствительного слоя прототипа нестабильна и подвержена температурным колебаниям.

Техническим результатом изобретения является уменьшение габаритных размеров, что позволит использовать его практически в различных типах механизмов, в том числе и в малогабаритных (наномеханизмы), а также уменьшение температурной погрешности при получении метрологической информации.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для активного контроля линейных перемещений объекта содержит блок обработки и последовательно установленные лазер, оптический элемент в виде оптоэлектронного преобразователя, на пластину которого с двух сторон нанесена прозрачная пленка из графена, соединенная с блоком обработки, и отражатель, при этом оптический элемент установлен на объект перпендикулярно оптической оси лазера, причем толщина пластины b определяется по формуле

b=(λn+0.25λ)±0.1λ, где

λ - длина волны лазера;

n - количество волн;

±0.1λ - допуск на толщину пластины.

На фиг.1 представлена принципиальная схема заявляемого устройства.

Устройство содержит блок обработки 1, лазер 2, излучающий одномодовый луч 3, оптоэлектронный преобразователь 4, выполненный в форме оптической пластины 5, на которую с двух сторон нанесена прозрачная токопроводящая пленка 6 из графена, и отражатель 7. Оптоэлектронный преобразователь 4 устанавливается на объект 8, перемещения которого мы измеряем, перпендикулярно оптической оси 9 лазера.

Измерение линейных перемещений объекта 8 происходит следующим образом. Из неподвижно закрепленного источника лазерного излучателя 2 выходит луч 3, отражается от отражателя 7 и возвращается обратно.

Происходит наложение прямого и отраженного лучей, в результате чего возникает стоячая волна. Вдоль этой волны перемещается объект 8, на котором закреплен оптоэлектронный преобразователь 4, который фиксирует гребни и впадины стоячей волны. Зная длину волны лазера и количество пройденных волн, при помощи узла отсчета 1 получаем величину линейного перемещения с точностью, равной четверти длины волны.

Устройство для активного контроля линейных перемещений объекта, содержащее блок обработки и последовательно установленные лазер, оптический элемент в виде оптоэлектронного преобразователя, на пластину которого с двух сторон нанесена прозрачная пленка из графена, соединенная с блоком обработки, и отражатель, при этом оптический элемент установлен на объект перпендикулярно оптической оси лазера, причем толщина пластины b определяется по формуле
b=(λn+0,25λ)±0,1λ,
где λ - длина волны лазера;
n - количество волн;
±0,1λ - допуск на толщину пластины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оптоволоконному датчику для измерения температуры и деформации в продольном направлении измерительного волокна. .

Изобретение относится к определению расположения материальных объектов в пространстве с помощью оптического измерительного оборудования и, более конкретно, к оптической системе для измерения геометрических параметров, характеризующих взаимное расположение элементов оборудования в пространстве, соответствующему способу определения взаимного расположения элементов в пространстве с помощью упомянутой системы и устройству регистрации оптического излучения для использования в упомянутой системе.

Изобретение относится к определению расположения материальных объектов в пространстве с помощью оптического измерительного оборудования и, более конкретно, к оптической системе для измерения геометрических параметров, характеризующих взаимное расположение элементов оборудования в пространстве, соответствующему способу определения взаимного расположения элементов в пространстве с помощью упомянутой системы и устройству регистрации оптического излучения для использования в упомянутой системе.

Изобретение относится к технике измерений, а более конкретно к измерению геометрических параметров нанообъектов путем исследования рассеянного излучения при сканировании объектов.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для прецизионного измерения расстояний. .

Изобретение относится к средствам, предназначенным для прецизионных измерений линейных и угловых перемещений объекта, в частности к оптическим средствам данного назначения, в которых используются методы интерферометрии.

Изобретение относится к измерительным приборам неразрушающего контроля технологического оборудования атомных электростанций в условиях затрудненного доступа, в сильных радиационных полях, в жидких и воздушных средах, а именно для дистанционного визуального контроля реакторного пространства, внутренней поверхности технологических каналов, элементов графитовой кладки, подводных металлоконструкций транспортно-технологических емкостей, трубопроводов, сосудов, емкостей, полостей и т.п.

Изобретение относится к области стереоскопии для получения трехмерной информации об объекте на основе пары двумерных изображений этого объекта. .

Изобретение относится к дистанционному контролю (мониторингу) объектов электроэнергетики и предназначено для получения данных об угрожающих работе высоковольтной воздушной линии электропередачи (ВЛ) воздействиях естественного или техногенного происхождения, представления полученных данных о выявленных угрозах на мониторе пульта управления работой ВЛ (например, диспетчерского пульта).

Изобретение относится к устройствам измерения распределения деформации, использующим в качестве чувствительного элемента оптическое волокно

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения усталости твердых материалов, например металлов, пластмасс, композиционных материалов, стекла, бумаги и т.п., где усталость является ключевым параметром твердых материалов

Изобретение относится к диагностике состояния контактной сети

Изобретение относится к способу отслеживания и возможного регулирования добавления одной или более поверхностных добавок в бумагоделательный процесс

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для юстировки и выверки осей многоканальных оптико-электронных систем

Изобретение относится к способам оперативного диагностирования деталей из полимерных композиционных материалов (ПКМ) в эксплуатации и может быть использовано для выявления появляющихся дефектов изделий, агрегатов, узлов и деталей в авиакосмической, авиационной, судостроительной и других отраслях машиностроения

Изобретение относится к волоконно-оптическим преобразователям перемещений
Наверх