Устройство для измерения углового отклонения объекта Советский патент 1986 года по МПК G01B11/26 

1 Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для измерения угловых отклонений объекта в машиностроении ri судостроении. Цель изобретения - повышение надежности измерения путем устранения влияния пространственной нестабильности яркости информационного пучка на величину измеряемого угла. На чертеже показана схема устройства. Устройство содержит источник излу чения (не показан), коллиматор I, включающий марку 2 и объектив 3, объектив 4, щелевую диафрагму 5, вто рой объектив 6, двулучевой интерферо метр Майкельсона, включающий светоде лительный элемент 7 и два концевых зеркала 8 и 9, конденсор 10, фЬтоприемник 11, усилитель 12, частотомер 13 и основание (не показано). Коллиматор установлен на оснований, а объектив 4,щелевая диафрагма 5, второй объектив 6, интерферометр Май кельсона, конденсатор 10 и фотоприем ник I1 расположены на объекте контро ля (не показан) и конструктивно связаны с ним. Спектр излучения источни ка пространственно изменяется вдоль одной из координат, параллельно кото рой расположены две стороны прямоугольной марки .2. Щелевая диафрагма 5 установлена в фокальной плоскости объективов 4 и 6 и ориентирована щелью перпендикулярно направлению спектра источника излучения. .Одно из зеркал интерферометра Майкельсона имеет возможность, возвратно-поступательного пepeмeв eния. Устройство работает следующим образом. Источник излучения излучает свето вой пучок с пространственно изменяющимся спектром излучения вдоль одной из координат, например :8доль оси X. Световой пучок, пройдя марку 2 и объектив 3, выходит из него сформиро ванным в параллапьный пучок. Сформированньй пучок направляют в объектив 4, скрепленный с объектом контроля (не показан). Объектив 4 фокусирует излучение на щелевой диафрагме 5, вырезающей из пространственно изменяющегося спектра, сфокусированного: на ней узкую спектральную линию и,. Часть из лучения, прощедщая щелевую диафрагму 02 5, вторым объективом 6 вновь коллимируют и направляют в интерферометр Майкельсона. Одно из зеркал интерферометра, например зеркало 9, перемещается вдоль направления потока излучения с постоянной скоростью относительно нулевого положения. В результате этого на выходе интерферометра интерференционная картина перемещается относительно оптической оси устройства. Результирующий пучок излучения, вьщ1едщий из интерферометра, фокусируют конденсатором 10 на фотоприемнике 11, которьм осуществляет преобразование монохроматической яркости /Jfl результирующего пучка в электрический сигнал синусоидальной формы на его выходе. Выходной электрический сигнал усиливают в усилителе 12 и частоту его (f) измеряют с помощью частотомера 13. При угловых разворотах контролируемого объекта, например, вокруг вертикальной оси (У), происходитна-; клон оптической системы, расположенной на контролируемом объекте, по отношению к пучку, сформированному коллиматором Г, пространственное положение которого остается неизменным. При наклоне объектива 4 спектр от источника излучения (не показан) перемещается в его фокальной плоскости, в результате чего через отверстие щелевой диафрагмы 5 при наклоне объекта проходят различные спектральные участки. При изменении углового положения на величину, равную fl{ спектр излучения после щелевого диафрагмы 5 изменяется на величину, равную и7 . Изменение длины волны излучения на входе интерферометра приводит к изменению периода прохождения -интерференционной картины оси устройства на входе фотоприемника I1 при перемещении концевого зеркала 9 с постоянной скоростью и, как следствие с этого, на выходе фотоприемника 11 происходит изменение частоты электричёского сигнала (f) . Частота сигнала изменяется пропорционально произведению скорости перемещения (V) концевого зеркала 9 интерферометра на длину волны U ,.прошедшую щелевую диафрагму 5. Изменение частоты электрического сигнала контролируют частотомером 13. По изменению частоты сигнала судят об угловом развороте объекта. 31 Диапазон измеряемых углов в устройстве определяется линейными разме рами марки 2 и фокусным расстоянием коллиматора 1, его чувствительность к угловым разворотам связана с шириной спектра излучения и выделяется щелевой диафрагмой 5. Изменение интенсивности информационного пучка, обусловленное различ ными факторами, не приводит к появле нию погрешности в определение углово го разворота объекта, что способству ет повышению надежности измерения. Формула изобретения Устройстводля измерения углового ,отклонения объекта, содержащее источник излучения, коллиматор, вьтолненНый из марки и объектива, объектив и фотоприемник, предназначенные для скрепления с объектом, и основание, на котором установлен коллиматор, марка расположена в фокальной плос:кости объектива коллиматора, о т л ичающееся тем, что, сцелью по560вьппения надежности измерения, оно снабжено щелевой диафрагмой установленной в фокальной плоскости объекти;ва, вторым объективом, двулучевым ин- ; терферометром Майкельсона, включающим два концевых зеркала конденсором и частотомером, марка вьтолнена квадратной формы, а источник излучения вьтолнен с пространственно изменяющимся спектром излучения, второй объектив, двулучевой интерферометр и конденсор установлены последовательно по направлению излучения между щелевой диафрагмой и фотоприемником, частотомер электрически соединен с фотопри;емником, одно из концевых зеркал интерферометра Майкельсона установлено с возможностью возвратно-поступатель-; ного перемещения вдоль потока излучения, второй объектив расположен таким образом, что его фокальная плоскость совмещена с щелевой диафрагмой, ориентированной своей щелью перпендикулярнр направлению изменения спектра источника излучения.

Устройство предназначено для измерения угловых разворотов объекта вокруг одной из коллимационных осей. Целью изобретения является повьшение надежности измерения за счет устранения влияния нестабильности яркости информационного пучка на измеряемый параметр. Источником излучения, имеющим непрерывный спектр изл чения по одной из координат, освещают квадратную марку коллиматора, сформированный коллиматором пучок направляют в оптическую систему, скрепленную с контролируемым объектом. Объективом приемной оптической системы фокусируют пучок излучения. Б фокальной .плоскости располагают щелевую диаграмму, которая выделяет из непрерывного спектра излучения узкий спектральный участок л Л . Коллимируют излучение, прошедшее щелевую диафрагму, и направляют его в двулучевой интерферометр Майкельсона, перемещают одно из его концевых зеркал с постоянной скоростью, обеспечивая равномерное перемещение J нтepфepeнциoннoй картины на входе фотоприемника, проебразуют перемещающуюся интерференционную картину в электрический сигнал синусоидальной формы, усиливают его и с помощью частотомера определяют (Л частоту электрического сигнала, по которой судят о величине углового С разворота объекта вокруг ощЯэй из координат. В устройстве информация об угловом перемещении объекта связана с изменением спектра на входе в двулучевой интерферометр Майкельсона и преобразованием переменной картины на выходе интерферометра в электрический сигнал переменной частоты. 1 ил.