Лазерное устройство для диагностирования приводов подач станочных модулей Советский патент 1987 года по МПК G01N33/48 A61B10/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и .диагностирования рассогласования между входными и выходными звеньями механизмов, служащих для преобразования вращательного движения в поступательное, а также в качестве датчика линейного и углового перемещения, в частности рабочих органов прецизионных металлорежущих станков.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей лазерного устройства за счет обеспечения возможности измерения угловых перемещений.

На чертеже изображена принципиальная схема лазерного устройства,

Лазерное устройство содержит лазер 1, установленный перед коллиматором 2 и оптически связанный с ним, светоделитель 3 (коллиматор 2 устаФотоприемник 13 установлен по ходу светового потока, преломленного светоотражательной пластиной 5, опти чески связан со светоделителем 18,

35

новлен перед светоделителем 3 и оптически связан с ним), блок 4 модуляции,25 а также электрически связан с элек- светоотражательную пластину 5 (свето- тронными блоками 15 и 16 обработки делитель 3 установлен перед блоком 4 модуляции и оптически связан с ним и светоотражательной пластиной 5), вращающуюся дифракционную решетку 6, второй светоделитель 7, светосоедини- тель 8, второй 9 и третий 10 фотоприемники, вторую светоотражательную пластину 11, второй светосоединитель 12, первый фотоприемник 13, линейную дифракционную решетку 14, три электронных блока 15-17 обработки сигналов и третий светосоединитель 18.

Светоотражательная пластина 5 установлена перед вращающейся дифракционной решеткой (ИУП) 6 и оптически связана с ней.

Светоделитель 7 установлен перед светосоединителем 12 и оптически связан с ним и со светосоединителем 8

Светосоединитель 8 установлен перед фотоприемником 9 и оптически связан с ним.

сигналов.

Фотоприемник 9 установлен по ходу светового потока с боковой диаг- 30 ностируемой частотой со± Q , полученного на вращающейся дифракционной ре шетке 6, и оптически связан с электронным блоком 15 обработки сигналов

Фотоприемник 10 установлен по ходу светового потока с нижней боковой частью со-S, полученного в блоке 4 модуляции, оптически связан с свето- соединителем 12, а также электрически связан с электронным блоком 16 о 40 работки сигналов.

Электронный блок 15 обработки си налов электрически связан с фотоприемниками 13 и 9 и электронным бло ком 17 обработки сигналов и установлен вне зоны станка.

Электронный блок 16 обработки си налов электрически связан с фотоприемниками 13 и 10 и электронным блоком 17 обработки сигналов и установлен вне зоны станка.

45

Светосоединитель 12 установлен перед фотоприемником 10 и оптически связан с ним.

Светоотражательная пластина 11 установлена перед светосоединителем 12 и оптически связана с ним.

Светосоединитель 18 устаногпен перед фотоприемником 13 и оптически связан с ним.

Блок 4 модуляции установлен перед линейной, дифракционной решеткой (ИЛП)

14 и оптически связан с ней, а так же со светоделителем 7 и светосоеди- нителем 18.

Вращающаяся дифракционная решетка (ИУП) 6 установлена перед светосоеди- нителем 18 с возможностью вращения вместе с вращающимся входным звеном привода подач в плоскости, перпендикулярной световому потоку, и оптически связана со светосоединителями 8 и 18. Линейная дифракционная решетка (ИЛП) 14 установлена перед пластиной 11 с возможностью линейного перемещения вместе с линейно перемещающимся выходным звеном привода подач станка (не показан) в плоскости, перпендикулярной световому потоку, и оптически связана с светоотражательной пластиной 11.

Фотоприемник 13 установлен по ходу светового потока, преломленного светоотражательной пластиной 5, оптически связан со светоделителем 18,

а также электрически связан с элек- тронными блоками 15 и 16 обработки

а также электрически связан с элек- тронными блоками 15 и 16 обработки

сигналов.

Фотоприемник 9 установлен по хоу светового потока с боковой диаг- ностируемой частотой со± Q , полученного на вращающейся дифракционной решетке 6, и оптически связан с электронным блоком 15 обработки сигналов.

Фотоприемник 10 установлен по ходу светового потока с нижней боковой частью со-S, полученного в блоке 4 модуляции, оптически связан с свето- соединителем 12, а также электрически связан с электронным блоком 16 об- работки сигналов.

Электронный блок 15 обработки сигналов электрически связан с фотоприемниками 13 и 9 и электронным блоком 17 обработки сигналов и установлен вне зоны станка.

Электронный блок 16 обработки сигналов электрически связан с фотоприемниками 13 и 10 и электронным блоком 17 обработки сигналов и установлен вне зоны станка.

Электронный блок 17 обработки сигналов электрически связан с электронными блоками 15 и 16 обработки сигналов и установлен вне зоны станка.

Лазер 1 - многомодовый лазер, коллиматор 2, светоделители 3 и 7, све- тоотражательные пластины 5 и 11, све- тосоединители 8, 12 и; 18, блок 4 модуляции, фотоприемники 13, 9 и 10

установлены на общем основании, жестко закрепленном на станине станка.

Лазерное устройство работает следующим образом.

Луч света от источника (лазера) 1 излучения проходит через коллиматор 2 и делится светоделителем 3. Часть излучения проходит через блок 4 модуляции, на выходе которого образуются лучи с различными частотами С0,со + И , СО -fl , где со - несущая частота, Q - частота модуляции. Луч света с частотой со попадает с выхода блока 4 модуляции на вход линейной дифракционной решетки (ИЛП) 14, установленной с возможностью линейного перемещения вместе с контролируемым объектом (приводом подач) и образующей на выходе лучи с различными частотами, из которых используется луч с частотой Qi Q(±S2 - частота, пропорциональная скорости линейного перемещения, знак которой зависит от направления движения контролируемого объекта). Часть излучения iri/3j с выхода светоделителя 3 с помощью светоотражательной пластины 5 попадает на вход вращающейся дифракционной .решетки (ИУП) 6, на выходе которой образуются лучи с различными частотами, из которых используются лучи с частотами Q HCOiQgj tQ- частота, пропорциональная скорости углового перемещения). Луч света с основной частотой со , полученной на выходе вращающейся дифракционной решетки 6, смепшваетря с частью луча с верхней боковой частотой оа + О. с по мощью светосоединителя 18 на входе фотоприемника 13. Луч света с нижней боковой частотой со - S2 с помощью светосоединителя 8 смешивается на входе фотоприемника 9 с лучом частотой

COiQg. Фотоприемники 9 и 13 электри- g тей, оно снабжено второй вращающейся

чески связаны с электронным блоком 15, вьщеляющим частоту iQg, интегрирование которой за время измерения даёт угловое перемещение..

Луч света с частотой Qt помощью светосоединителя 12 смешивается на входе фотоприемника 10 с частью излучения с нижней боковой с частотой сэ -S2 . Фотоприемники 10 и 13 зле50

дифракционной решеткой, установленной по ходу дополнительного светового потока и предназначенной для разделения его на два дополнительньлх световых пучка несущей и боковой диагностируемой частот, третьим светосоединителем, установленным в месте пересечения дополнительного светового пучка боковой диагностируемой частоктрически связаны с электронным бло- g ты и светового пучка нижней боковой ком 16, вьщелякмцим частоту ±Qд, ин- частоты третьим фотоприемником, опти- тегрирование которой за время изме- чески связанным с третьим светосоеди- рения дает линейное перемещение. Вы- нителем, вторым и третьим электрон- ходы блоков 15 и 16 электрически свя- ными блоками обработки сигналов, вхозаны с блоком 17, вьщеляющим сигнал рассогласования t д между входным и выходным звеном привода подач,

5

Формула изобретения

Лазерное устройство для диагностирования приводов подач станочньш

- модулей, содержащее лазер, установленные на ходу его светового потока светоделитель, предназначенный для разделения светового потока на основной и -дополнительный, блок модуляции,

5 выполненный в виде дифракционной решетки., установленной -с возможностью вращения в плоскости, перпендикулярной основному световому потоку и предназначенный для разделения падаю0 щего на него основного светового потока на три световых пучка, соответственно несущей верхней и нижней боковых частот, отражатель, установленный на ходу светового пучка несущей

5 частоты и предназначенный для связи со станочным модулем, первый свето- .соединитель, установленный в месте пересечения световых пучков нижней боковой частоты и светового пучка,

0 отраженного от отражателя, второй светосоединитель, установленный в месте пересечения дополнительного светового потока и светового пучка верхней боковой частоты, первьш фос топриемник, вход которого оптически связан с первым светосоединителем, второй фотоприемник, вход которого оптически связан с вторым светосоединителем, электронный блок обработки

0 сигналов, входы которого связаны с выходами первого и второго фотоприемников соответственно, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможнос0

дифракционной решеткой, установленной по ходу дополнительного светового потока и предназначенной для разделения его на два дополнительньлх световых пучка несущей и боковой диагностируемой частот, третьим светосоединителем, установленным в месте пересечения дополнительного светового пучка боковой диагностируемой часто513304666

ды второго электронного блока обра-ки сигналов, второй вход которого ботки сигналов связаны с выходамисоединен с выходом первого электрон- второго и третьего фотоприемниковноге блока обработки сигналов, а от- соответственно, а выход с входомражателЬ выполнен в виде линейной третьего электронного блока обработ-дифракционной решетки.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и диагностирования рассогласования между входными и выходными звеньями механизмов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей лазерного устройства за счет обеспечения возможности измерения скорости угловых перемещений. С этой целью в схему устройства, работающего на основе лазерного интерферометра для измерения перемещений, введена дифракционная решетка 12 для измерения линейных перемещений, вторая вращающаяся дифракционная решетка 14, которая позволяет модулировать лазерное излучение с частотой углового перемещения, третий фотоприемник 10 и два электронных блок,а 16 и 18 обработки сигналов, что позволяют не только измерять и фиксировать перемещения входного и выходного звеньев контролируемого привода в электронных блоках 16 и 17, но и вычислять сигнал рассогласования с помощью блока 18 обработки сигналов. 1 ил. О)