Устройство для аттестации базы угломера Советский патент 1991 года по МПК G01B11/26 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для интерференционных измерений углов.

Известен позиционно-чувствительный фотоприемник (ПЧФ) который содержит набор р-п переходов, образованных ниэко- омной подложкой р-типа и высокоомным слоем n-типа и имеет контакты для съема фотонаправления, которое по знаку изначе- нию зависит от местоположения облученного участка светочувствительной поверхности ФП.

Недостатком устройства является невозможность его применения для измере- ния расстояния между двумя лучами, а только для измерения относительных отклонений положения одного луча в небольших пределах.

Наиболее близким к предполагаемому решению является измеритель базы экза- менатора, представляющий собой интерферометр с -аттестованной шкалой, где роль шкалы выполняют концевые отражатели, на которых нанесены два штриха, а для измерения расстояния между изображениями этих штрихов (сведенных интерферометром в одно поле зрения) установлен измеритель перемещений (микрометр с ценой деления 0,1 мкм).

Недостатком известного решения явля- ется отсутствие универсальности, т.е. узкий диапазон аттестации (для каждой базы должна быть своя шкала, т.е. концевые отражатели со штрихами и соответствующие оптические детали должны быть расположе- ны на определенном расстоянии близком аттестуемой базе)относительная невысокая точность (зависимость от погрешности аттестации шкалы, правильности ее установки и погрешности микрокатора), сложность оп- тико-механической системы (интерферо- метр Майкельсона).

Целью изобретения является повышение точности аттестации.

Цель достигается тем, что устройство для аттестации базы угломера, содержащее оптическую систему, лазерный измеритель перемещения и регистрирующий блок, снабжено вторым лазерным измерителем перемещений, расположенным со стороны оптической системы и ориентированным перпендикулярно первому измерителю, оптическая система выполнена в виде последовательно расположенных и ориентированных в вертикальной плоско- сти уголкового отражателя, призмы-куба с отражающей гранью со стороны отражателя и щелевой фрагмы, и установлена на каретке, регистрирующий блок выполнен в

виде позиционно-чувствительного фотоприемника, дифференциального усилителя и нуль-индикатора, выход фотоприемника связан с входом усилителя, выход которого связан с входом нуль-индикатора.

Благодаря наличию этих признаков повышается точность измерений, например, при интерференционных измерениях угла более, чем на порядок, так как аттестацию базы предлагается проводить методом сравнения с длиной волны лазерного излучения, а не со штриховой мерой как в известном устройстве. Точность измерения угла интерференционным угломером находится в прямой зависимости от точности аттестации его базы

а arcsin Ј ,

где а - относительное смещение отражателей при повороте блока отражателей.

Устройство содержит призму-куб 1, щелевую диафрагму 2, регистрирующий блок, выполненный в виде позиционно-чувствительного фотоприемника (ПЧФ) 3, выход ПЧФ связан с входом дифференциального усилителя 4, выход последнего связан с входом нуль-индикатора, которые установлены на каретке 5 механизма б перемещений, где также установлен отражатель 7 измерителя 8 перемещений лазерного.

Условно показаны блок9 делителя, блок 10 отражателей и измеритель 11 перемещений лазерный, входящие в состав угломера.

Призма-куб 1 имеет полупрозрачное покрытие диагональной поверхности и отражающее покрытие одной грани, обращенной на чертеже в сторону отражателя 7.

Аттестация Ьазы угломера при помощи устройства осуществляется следующим образом.

Устройство устанавливают между блоком 9 и 10 угломера так, чтобы измеритель 8 перемещений был ориентирован перпендикулярно измерителю 11 угломера, а в вертикальной плоскости - центр призмы-куба находился бы в плоскости лучей угломера. Подвижной кареткой 5 подводят оптическую систему (призму-куб) визуально до пересечения с одним лазерным лучом и по нуль-индикатору 4 определяют точно центр лазерного луча, по отсчетному устройству 8 измерителя фиксируют положения каретки (первый отсчет), а затем перемещают каретку с призмой-кубом до пересечения с вторым лучом и, регистрируя его центр по нуль-индикатору, снимают второй отсчет по отсчетному устройству измерителя 8 перемещений.

Условием для точного определения центра лазерного луча является его симметричное расположение на фоточувствительных элементах фотоприемника. В этом случае на выходе дифференциального усилителя сигнал равен нулю, что и отражает стрелка нуль-индикатора. Затем перемещают каретку до пересечения с отраженным лучом от одного из уголковых отражателей блока 10. В этом случае лазерный пучок отражается от диагонали призмы-куб 1 на грань с зер- кальным покрытием и вновь направляется на фотоприемник 3. Расстояния между центрами любых лазерных пучков измеряются при помощи измерителя 8 перемещения лазерного.

База интерферометра L показана на чертеже. При поочередном измерении расстояний между лучами базу L можно определять по следующей формуле:

-В+Ск1

Значения В, d и С определяют следующим образом.

Устанавливают каретку в первоначальное положение (центр куба-призмы совпа- дает с крайним лучом, т.е. показание нуль-индикатора равно 0) и по отсчетному устройству измерителя 8 фиксируют первый отсчет. Затем перемещают каретку во второе положение (центр куба-призмы совме- щен с вторым лучом) и снимают второй отсчет по отсчетному устройству измерителя 8. Разность отсчетов соответствует значению С. Далее, перемещая каретку до пересечения куба-призмы с третьим лучом и четвертым соответственно, измеряют d и В. С блока 9- считываются линейные величины с дискретностью 0,01 мкм.

Не нулевое показание нуль-индикатора свидетельствует о том.что центр куба-призмы находится вблизи центра лазерного луча и, следовательно, куб-призму с кареткой необходимо довести до центра луча, наблюдая за движением стрелки нуль-индикатора.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Устройство для аттестации базы угломера, содержащее оптическую систему, лазер- ный измеритель перемещения и регистрирующий блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности аттестации, оно снабжено вторым лазерным измерителем перемещений, расположенным со стороны оптической системы и ориентированным перпендикулярно первому измерителю, оптическая система выполнена в виде последовательно расположенных и ориентированных в вертикальной плоскости уголкового отражателя, призмы-куба с отражающей гранью со стороны отражателя и щелевой диафрагмы, и установлена на каретке, регистрирующий блок выполнен в видепозиционно-чувствительногофотоприемника, дифференциального усилителя и нуль-индикатора, выход фотоприемника связан с входом усилителя, выход которого связан с входом нуль-индикатора.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для интерференционных измерений углов. Цель изобретения - повышение точности аттестации. Устройство для аттестации базы угломера устанавливается между блоками отражателя 10 и делителя 9. При помощи механизма 6 перемещения перемещают каретку координатного стола с призмой-кубом и фотоприемником до пересечения с одним из лазерных лучей прямого направления. Центр лазерного луча находится по сигналу фотоприемника, которыйподаетсянавход дифференциального усилителя. Условием для точного определения центра лазерного луча является его симметричное расположение на фоточувствительных элементах фотоприемника. В этом случае на выходе дифференциального усилителя стрелка нуль-индикатора должна показывать нулевое значение. Затем перемещают каретку до пересечения с отраженным лучом от одного из уголковых отражателей блока 10.1 ил. С Ј V 8 W сл 1