Устройство для измерения линейных перемещений Советский патент 1989 года по МПК G01B11/00 

N

со со

3149

Изобретение относится к измери- тельноУ техтшке и может быть использопаио для измерения линейных перемещений в точном приборостроении и станкостроении.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет повышения контраста интерференционных муаровых полос.

Иа чертеже приведена оптическая схема устройства для измерения линейных перемещений по интерференционным муаровым полосам.

Устройство содержит последова- тельно установленные источник 1 света, входную диафрагму 2, установленную в фокальной плоскости объектива 3, связанные механически с перемещаемым объектом поворотное зеркало 4 и пропускающую решетку-индекс 5, связанную с неподвижным основанием устройства отражательную решетку- шкалу 6. Решетка-индекс 5.установлена так, что ее рабочая поверх- ность составляет клинообразный воздушный зазор с рабочей поверхностью ре1иетки-шкалы 6. Ребро клина ориентировано в направлении, перпендикулярном 1чтрихам обеих peiiieT;oK,no стрел- ке а. Угол клина равен tf. Постоянная решетки-индекса 5 превышает на величину d номинальное значение, пр котором соотношение постоянных обеих решеток 5 и 6 составляет целое чис ло п. В фокальной плоскости объектива 3 расположена выходная диафрагма 7 , за которой установлен блок 8 отсчета перемещений.

Устройство работает следующим образом.

Свет от источника 1 проходит через входную диафрагму 2 и попадает расходящимся пучком на объектив 3. Далее параллельным пучком свет пово- ротным зеркалом 4 направляется в зону переналожения пропускающей решетки-индекса 5 и отражательной решетки-шкалы 6, где в результате последовательной дифракции на пропускающей отражательной и вновь на пропускающей решетках образуются интерференционные муаровые полосы. Световой пучок результирующего нулевого порядка отражается по автоколлимации обратно фокусируется объективом 3 на выходной диафрагме 7. При перемещении решетки-индекса 5 вместе с поворотным зеркалом 4 относительно решеткишкалы 6 в рабочем поле устройства муаровые полосы перемещаются и модулируют интенсивность выходящего светового потока. Колебания интенсивности регистрируются блоком 8 отсчета перемещения и служат мерой перемещения измеряемого объекта. В результате наклона решетки-индекса 5 на угол ч; по отношению к поверхности решетк шкалы 6 паразитные пучки света, отраженные от ее рабочей и нерабочей поверхностей, выводятся за пределы выходной диафрагмы 7 и не снижают величину модуляции выходного рабочего светового пучка. При повороте решетки-индекса 5 ее эффективная постоянная d, уменьшается, ее предварительно введенное приращение ud компенсируется . Регулируя величину угла If, добиваются положения решетки- индекса 5, при котором муаровые полосы растягиваются на все рабочее поле так, что вместо движения муаровых полос происходит равномерное изменение освегиенности во всех точках рабочего поля устройства.

Пусть при параллельной установке решетки-шкалы 6 и решетки-индекса 5 рабочий и паразитный пучки света, отраженные соответственно решетками 6 и 5, располагаются в центре выходной диафрагмы 7. Чтобы полностью вывести паразитный пучок света из выходной диафрагмы, его необходимо сместить на расстояние г не меньше,

2 ,

чем г

где 1 и 1 -г размеры входной и выходной диафрагм соответственно.

С этой целью решетку-индекс 5 следует повернуть на угол

У Е, 2f 4f

где f - фокальное расстояние объектива 3.

Для компенсации поворота решетки-индекса 5 на угол Lf, величина прращения ud постоянной должна обеспечивать равенство нулю угла расхождения интеЕ ферирующих лучей.

Это условие достигается при

4d

Ё2 Г с(

п L А в(с+Т)

.

где с

1

2 M sin -r- (arcsin -- 2.d 2

- costf

cosCf;

/, ,,, j,(|3.)

Формула изобретения

Устройство для измерения линейных перемещений по интерференциональ- ным муаровым полосам, содержащее основания, последовательно установленные источник света, первую диафрагму, предназначенную для связи с объектом, пропускающую решетку-индекс, одна из поверхностей которой заштрихована, установленную на основании решетку- шкалу, поверхность которой, обращенная к решетке-индексу, заштрихована, вторую лиафрагМу и отсчетный узел, отличающееся тем, что, с целью повьаиения точности измерений, заштрихованная поверхность решетки- индекса выполнена с постоянной d , определяемой соотношением

)1

- d п

и ориентирована к заштрихованной по- 5 верхности решетки-шкалы так, что ребро клина поверхностей решеток перпендикулярно их штрихам, а угол f между этими поверхностями удовлетворяет условию

10

5

0

(1 Л

где dj - постоянная решетки-индекса; п - целое число.

. , licCR).1

;;ГГв7с:гтг )

1 1 1 2tfsin - (arcsin )|;

п

iif, в cos qtJl-() 1;

cos

COS(

5

Д - длина волны источника света;

1 и 1 -размеры соответственно

первой и второй диафрагм в направлении длины штрихов решеток;

f - фокусное расстояние объектива.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений в точном приборостроении и станкостроении. Целью изобретения является повышение точности за счет повышения контраста интерференционных муаровых полос. Для этого свет от источника 1 направляют в зону переналожения пропускающей решетки-индекса 5 и отражательной решетки-шкалы 6, где в результате последовательной дифракции на них образуются интерференционные муаровые полосы. Световой пучок нулевого порядка отражается обратно и фокусируется объективом 3 на выходной диафрагме 7. Наличие наклона решетки-индекса 5 по отношению к поверхности решетки-шкалы 6 обеспечивает выход наружных лучей за пределы диафрагмы 7. Компенсацию уменьшения эффективной постоянной D₁ при повороте решетки-индекса 5 обеспечивает предварительно введенное приращение ΔD. 1 ил.