ТРЕХКОМПОНЕНТНЫЙ ЛАЗЕРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА Российский патент 2010 года по МПК G01B11/00 

Техническое решение относится к измерительной технике и может быть применено в машиностроении пространственного положения и перемещения деталей, в том числе узлов координатно-измерительных машин.

Известны компонентные измерительные головки фирмы Ренишоу (Великобритания), применяемые в координатно-измерительных машинах Альфа, Дельта, состоящие из устройства крепления к пиноли координатно-измерительной машины, измерительного наконечника, взаимодействующего с измеряемой деталью, устройства позиционирования измерительного наконечника и датчиков отклонения измерительного наконечника, позволяющие проводить измерения с точностью от единиц микронов. Недостатками таких устройств являются наличие механических узлов, имеющих определенную массу, и ограниченный срок службы и тем самым влияющих на динамическую точность головки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является трехкоординатный лазерный измеритель перемещений объекта с двухлучевым лазерным интерферометром, авт. свид. СССР №1781536 от 15.12.92, Бюл. №46, МПК G01B 11/03. Данное устройство содержит двухлучевой лазерный интерферометр, установленный так, что его ось излучения ориентирована по одной из координатных осей, отражатели, предназначенные для установки на узлах координатно-измерительной машины, призмы и электронный блок. Также он снабжен двумя оптико-электронными затворами, подключенными входами к электронному блоку, и щуповой головкой. Каждый из затворов жестко связан с соответствующим отражателем, щуповая головка установлена с возможностью перемещения щупа по одной из координатных осей и выполнена с двумя отражателями, один из которых установлен неподвижно и оптически связан с интерферометром через призмы, а другой - механически связан со щупом и оптически - с интерферометром через оптико-электронные затворы.

Недостатками трехкоординатного лазерного измерителя перемещений объекта являются невысокая динамическая точность измерений и сложность конструкции.

Решаемая техническая задача - увеличение динамической точности измерений и повышение долговечности конструкции.

Решаемая техническая задача в трехкомпонентном лазерном измерителе микроперемещений объекта, содержащем электронный блок обработки сигналов, измерительный наконечник, устройство позиционирования измерительного наконечника трехкомпонентного лазерного измерителя микроперемещений объекта и призменный отражатель, достигается тем, что введены три полупроводниковых лазерных диода, установленных параллельно друг другу, каждый полупроводниковый лазерный диод оптически связан с призменным отражателем, жестко установленным на шарнирном основании устройства позиционирования измерительного наконечника так, что ось излучения каждого полупроводникового лазерного диода ориентирована на отдельную грань призменного отражателя, радиально граням которого установлены светочувствительные элементы, с внешней стороны устройства позиционирования измерительного наконечника закреплен измерительный наконечник.

На чертеже приведена функциональная схема трехкомпонентного лазерного измерителя микроперемещений объекта.

Трехкомпонентный лазерный измеритель микроперемещений объекта содержит электронный блок обработки сигналов 1, измерительный наконечник 2, устройство позиционирования 3 измерительного наконечника, призменный отражатель 4, а также три полупроводниковых лазерных диода 5, установленных параллельно друг другу, каждый полупроводниковый лазерный диод оптически связан с призменным отражателем 4, жестко установленным на шарнирном основании устройства позиционирования 3 измерительного наконечника 2 так, что ось излучения 6 каждого полупроводникового лазерного диода ориентирована на соответствующую отдельную грань призменного отражателя 4, радиально граням которого установлены светочувствительные элементы 7, например фототранзисторы, с внешней стороны устройства позиционирования 3 измерительного наконечника закреплен измерительный наконечник 2. Блок питания 8 полупроводниковых лазерных диодов подключен к трем полупроводниковым лазерным диодам 5 и обеспечивает их электропитание. Электронный блок обработки сигналов 1 обеспечивает обработку измерительной информации, поступающей со светочувствительных элементов 7. На чертеже представлен также блок питания 8 полупроводниковых лазерных диодов, а также показан ход отраженных лучей 9 на поверхность светочувствительных элементов 7, деталь 10, являющаяся объектом измерения. Алгоритм работы электронного блока обработки сигналов 1 приведен в приложении к материалам заявки. Приведенные выше блоки могут быть выполнены по стандартным, приведенным в литературе, схемам.

Рассмотрим трехкомпонентный лазерный измеритель микроперемещений объекта в работе. Трехкомпонентный лазерный измеритель микроперемещений объекта устанавливается в рабочий орган координатно-измерительной машины или любого другого устройства, производящего координатные измерения. Производится включение электропитания электронного блока обработки сигналов 1 и блока питания полупроводниковых лазерных диодов 8. В результате перемещения рабочего органа измерительного устройства трехкомпонентный лазерный измеритель микроперемещений объекта может касаться своим измерительным наконечником 2 измеряемой поверхности детали 10. В результате касания измерительный наконечник 2 сдвигается относительно фиксированной нулевой точки, в которой он находится при отсутствии взаимодействия с измеряемой поверхностью. При этом жестко закрепленный призменный отражатель 4 также смещается относительно своей нулевой точки, в результате чего меняется направление отраженных лучей 9. Мера отклонения от нулевого положения определяется по изменению положения отраженных лучей 9 на поверхности светочувствительных элементов 7 и преобразуется электронным блоком 1 в требуемую форму, например в двоичный код.

Увеличение динамической точности и повышение долговечности связано с минимальным набором движущихся механических частей и отсутствием подвижных электрических контактов в конструкции.

Трехкомпонентный лазерный измеритель микроперемещений объекта содержит электронный блок обработки сигналов, измерительный наконечник, устройство позиционирования измерительного наконечника и призменный отражатель. Три полупроводниковых лазерных диода установлены параллельно друг другу. Каждый полупроводниковый лазерный диод оптически связан с призменным отражателем, жестко установленным на шарнирном основании устройства позиционирования измерительного наконечника. Ось излучения каждого полупроводникового лазерного диода ориентирована на отдельную грань призменного отражателя, причем лучи от граней отражаются на светочувствительные элементы. С внешней стороны устройства позиционирования измерительного наконечника закреплен измерительный наконечник. Технический результат заключается в увеличении динамической точности измерений и повышении долговечности конструкции. 1 ил., 1 прилож.

Трехкомпонентный лазерный измеритель микроперемещений объекта, содержащий электронный блок обработки сигналов, измерительный наконечник, устройство позиционирования измерительного наконечника и призменный отражатель, отличающийся тем, что содержит три полупроводниковых лазерных диода, установленных параллельно друг другу, каждый полупроводниковый лазерный диод оптически связан с призменным отражателем, жестко установленным на шарнирном основании устройства позиционирования измерительного наконечника так, что ось излучения каждого полупроводникового лазерного диода ориентирована на отдельную грань призменного отражателя, причем лучи от граней отражаются на светочувствительные элементы, а с внешней стороны устройства позиционирования измерительного наконечника закреплен измерительный наконечник.