УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В ДВУХ КООРДИНАТАХ Советский патент 1973 года по МПК G01B9/02 

1

Изобретение относится к области прецизионного дистанционного измерения двух линейных координат в плоскости и может быть использовано в измерительной микроскопии, в установках для обмера следов на фотографиях пузырьковых камер и т. п.

Известные устройства для прецизионного измерения двух координат содержат два автономных интерферометра или две пары растровых (дифракцио-нных) решеток с детекторами для определения направления и счета полос и весьма чувствительных к несовершенству направляюших деталей и нестабильных внешних условий.

В предлагаемом устройстве для измерения использованы муаровые полосы, образованные положением двух взаимно ортогональных систем интерференционных полос одинаковой ширины на измерительный элемент, являюш,ийся диффракционной решеткой с двумя системами взаимно ортогональных штрихов равной частоты. Наличие одного измерительного элемента для измерений перемеш,ений в двух координатах « выполнение интерференционного узла в виде компактного блока позволяет повысить точность и надежность измерений.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства для измерения в двух координатах.

Устройство работает следующим образом. Луч света от лазера 1 непрерывного действия попадает на коллимируюш,ие линзы 2 w. 3, которые расширяют и коллимируют пучок. Коллимированный пучок попадает на светоделяшую пластину 4 и расш,епляется на .ней, причем часть пучка, отраженная от пластины 4, еш,е раз отражается от зеркала 5 и направляется на дифракционную решетку. Пучок,

прошедший пластину 4 и попавший на светоделяш,ую пластину 6, в свою очередь, расш.епляется иа два пучка, один из которых проходит через пластину 6 без изменения направления на дифракционную решетку после отражепия на зеркале 7.

Светоделящая пластина 4 установлена в паре с зеркалом 5, а светоделяш,ая пластина 6- в паре с зеркалом 7 таким образом, чтобы плоскости пересечения каждой пары зеркала

и пластины образовали угол аир, равные

между собой, а линии пересечения плоскостей

каждой пары образовывали угол 90°

(угол аоЬ).

При установке светоделящих пластин и зеркал, как указано выше, за интерфометром образуется три пучка, центральные лучи которого пересекаются в одной точке простра.нства. В зону пересечения центральных лучей пучков, параллельно линиям оа и оЬ, устанавливают дифракционную решетку 8.

При наличии трех коллимированных когерентных пучков в зоне дифракционной решетки образуется интерференционное ноле, интерференционные линии которого имеют взаимно ортогональное направление. Интерференцио.нное поле взаимодействует с дифракционной решеткой и создает за ней при рассогласовании штрихов решетки по направлению и по частоте штрихов с интерференционными линиями поля, муаровые полосы.

За пределами зоны пересечения пучков интерферометра пучки, модулированные муаровыми полосами, разделяются в пространстве, причем при смешении дифракционной решетки вдоль одного из направлений штрихов муаровые полосы смещаются в одном из пучков в соответствии с шагом и направлением смещения решетки; при этом в другом пучке полосы остаются неподвижными и наоборот. При смещении решетки в произвольном направлении в плоскости штрихов муаровые полосы будут смещаться в обоих пучках в соответствии со смещением штрихов в каждом направлении. Две пары фотодетекторов 9 к 10 регистрируют количество муаровых полос и направление их смещения.

Предмет изобретения

Устройство для измерения перемещений в двух координатах, содержащее источник когерентного света, коллиматор, интерферометр,

измерительный элемент и фотодетекторы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерений, измерительный элемент выполнен в виде дифракционной рещетки двумя взаимно ортогональными системами штрихов равной частоты, параллельных системам интерференционных полос, образованных интерферометром в той же плоскости, с образованием муаровой картины, а фотодетекторы для измерения каждой из координат расположены в областях разделения двух взаимно ортогональных систем муаровых полос.