Устройство для контроля прямолинейности Советский патент 1990 года по МПК G01B21/22 

Изобретение относится к измери тельной технике, может быть использовано при контроле отклонений от прямолинейности и плоскостности и явля- ется усовершенствованием известного устройства пЬ авт. ев, № 1427179.

Целью изобретения является повышение производительности и расширение функциональных возможностей за Q счет автоматического измерения расстояния, пройденного по измеряемой поверхности. .

На чертеже представлена схема устройства. 15

Устройство состоит из установленных последовательно и оптически связанных источника 1 света (лазер), акустооптической ячейки 2, установленной на измерительной каретке 3, 20 и позиционно-чувствительного фотопреобразователя 4 с жестко связанной с ним фоточувствительной матрицей 5, усилителя 6 и исполнительного механизма 7, включенного между усилите- 25 лем 6 и источником 1, генератора 8 опорных колебаний, генератора 9 несущих колебаний и фазометра 10, подключенных к выходу генератора 8, из- биритального усилителя 11, блока 12 JQ вычисления дистанции и регистрирующего блока 13, подключенного к выходам фазометра 10 и блока 12, объектива 14 и фотоприемника 15, оптически связанных ячейкой 2, выход фото- приемника 15 соединен с входом усилителя 11«

Устройство работает следующим образом.

Угол дифракции между опорным пуч- дО ком и дифракционным пучком постоя- иен и зависит от свойств акустооптической ячейки, этот угол равен

6 arcs in (-) ,45

где б - угол дифракции;

А - длина волны света;

Л длина волны звука, используя также формулу тангенсов

tge I ,

где б угол дифракции;

а - противоположный катет, в даном, случае h+N A;55

b - прилегающий катет, в данном случае искомая величина,

h - расстояние от центра пози- ционно-чув.с-твительного фотопреобразователя до начала элемента фоточувствительной матрицы;

N . - номер элемента фоточувствительной матрицы, засвечиваемого в момент контроля; / - линейный размер ячейки; расстояние между точкой контроля и позиционно-чувствительным фотопре- образователем, . Z , равно

h + N,

-.Л.

(1)

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 света, уЪтановленный в начале контролируемого профиля, испускает, опорньй световой пучок 16 с плоским волновым фронтом (параллельный пучок), который проходит через акустооптическую ячейку 2 и попадает на позиционно-чувствительньй фотопреобразователь:4. Световой пучок 16 задает оп орную прямую линию, совпадающую с его осью симметрии, относительно которой ведется контроль и измерение прямолинейности профиля. При случайных отклонениях светового пучка 16 на выходе позиционно чувствительного фотопреобразователя 4 появляется сигнал рассогласования, который усиливается усилителем 6. Исполнительный механизм 7 поворачивает источник 1 света, возвращая световой пучок 16 в первоначальное положение, при котором сигнал рассогласования равняется нулю Таким образом, осуществляется стабилизация положения опорного светового пучка 16 Генератор 8 опорных колебаний модулирует . по амплитуде сигнал генератора 9 несущих колебаний. Ультразвуковая волна возбуждается на входном торце акустооптической ячейки 2 и проходит некоторое расстояние до пересече ния оси светового пучка 16, претерпевая при зтом задержку во времени. Эта задержка приводит к появлению фазового сдвига в огибающей сигнала Ультразвуковая волна в соответствии с упругооптическим эффектом модулирует показатель преломления материала акустооптической ячейки 2 и в зоне пересечения светового пучка .представляет собой бегущую фазовую дифракционную решетку.В результате на выходе, кроме опорного светового пучка 16 (нулевой

порядок), появляются дифракционньге

пучки, один из НИХ(пуЧОК 17), COOT

ветствующий плюс первому порядку ди фракции, фокусируется объективом 14 на фотоприемнике 15. Вследствие того что сигнал, создающий дифракционную решетку, промодулирован по амплитуде опорным колебанием, амплитуда напря женности электрического поля в ди фракционном пучке i7 также изменяет ся во времени с частотой модуляции и фазовым сдвнгом. Вследствие тог.о, что все фотоприемники имеют квадра тичную характеристику, выходной сиг нал, кроме полезной составляющей, со держит еще постоянную составляющую и вторую гармонику, которые подарля ются в избирательном усилителе 11« В результате этого после усилителя 11 на вход фазометра 10 поступает ин формационный сигнал на частоте оги бающей На второй вход фазометра 10 поступает сигнал с генератора 8 опор ных колебаний. Фазометр 10 измеряет фазовый сдвиг, линейно связанный с расстоянием от торца акустооптическо ячейки 2 до точки пересечения оси светового пучка 16 с ультразвуковой волной акустооптической ячейки 2. Регистрирующий блок 13 фиксирует сигнал, пропорциональный этому рас- стоянию.

Второй дифракционный пучок 18, соответствующий минус первому поряд ку дифракции, попадает на фоточувст вительные ячейки матрицы 5. ФотО чувствительная матрица 5 содержит последовательный ряд фоточувстви тельных элементов и при падении на фоточувствительный элемент дифрак ционного пучка 18 на выходе матрицы в этот момент появляется сигнал, со ответствующий номеру N- засвечивае мого элемента матрицы. Сигнал с выхо да фоточувствительной матрицы 5 пО ступает на- вход блока 12 вычисления дистанции, в котором осуществляется

1597545

0

5

0

5

вычисление дистанции от акустоопти ческой ячейки 2 до фоточувствитель ной матрицы 5 по формуле (1), Информация с выхода блока 12 поступает на вход регистрирующего блока 13,

В процессе движения измерительной каретки 3 по контролируемому профи лю в результате неровностей профиля каретка периодически поднимается и опускается, при этом соответствую щим образом изменяется расстояние от торца акустооптической ячейки 2 до точки пересечения оси светового пучка 16 с ультразвуковой волной акустооптической ячейки 2, и в соответствии с этим происходит контроль всего профиля, одновременно измеряется и расстояние между акустоопти- ческой ячейкой 2 и фоточувствитель- ной матрицей 5ii Величины этих измерений фиксируются в регистрирующем блоке 13, что позволяет судить о степени прямолинейности контроли- руемог о профиля на необходимых участках.

Формула изобретения

Устройство для контроля прямо- линейности по авт. св. № 1427179, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и расширения функциональных возможностей, оно снабжено фоточувстви- тельной матрицей, жестко скрепленной с позиционно-чувствительным фотопре- образователеМ, чувствительная поверхность которого лежит в одной плоскости с чувствительной поверхностью матрицы, расположенной в зоне действия дифракционного пучка акусто- оптической ячейки со стороны, противоположной расположению фотоприемни- ка по отношению к позиционно-чувствительному фотопреобразователю, и блоком вычисления дистанции, выход которого подключен к входу регистрирующего блока.

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение производительности и расширение функциональных возможностей за счет автоматического измерения расстояния, пройденного по измеряемой поверхности. Устройство содержит матрицу 5, жестко связанную с фотопреобразователем 4, дающим опорный сигнал, и установленную в зоне действия дифракционного пучка 18 акустооптической ячейки 2, что позволяет регистрировать перемещение пучка 18 по матрице 5, тем самым отслеживая перемещение каретки 3 по измеряемой поверхности. 1 ил.