Устройство для измерения смещения контролируемой поверхности Советский патент 1978 года по МПК G01B11/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения малых перемещений контролируемой поверхности.

Известны ycTpoiteTBa, предназначенные для контроля положения изображения и со держащие последовательно установленные объектив с сервосистемой, призму Волас тона, дифракционную решетку и пол{физаци- онную светоделительную призму, у смежных граней которой установлено ifo фото- приемнику, выходы которых подключены к , оифференциальным входам усвлвтеля ij.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изоб- ретению является устройство для измерения смещения контролируемой поверхности, содержащее оптически связанные источник монохроматического излучения, светодели- твлы1ый кубик, объектив, зеркало, установлевкое на электрическом вибраторе, и дру гой светоделительный кубик у смежных граней которого установлено по объективу, в фокальных плоскостях которых расположены, соответственно, контролируемая поверхность и микродиа | агма. За мнкродиафрагмой установлен фотоприемник, выход которого подключен к синхронному детек- тору 2.

Для повышения быстродействия измерения источник излучения выполнен с вращающейся плоскостью пол1физаиии, а напротив двух других граней светоделительного кубика размешены соответственно кристал- лооптическая бифокальная линза и последовательно установленные поляроид и дополнительный фотопрнемник, выход которого подключен к управляющему входу синхронного детектора.

Для обеспечения линейности измерения микродиафрагма расположена между фокальными плоскостями кристаллической бифокальной линзы.

Кроме того, с целью расширения диапазона производимых измерений между кристаллической бифокальной линзой, микродиа4рагмой и соответствующими гранями светоделительного кубика установлено по объективу. 362 На чертеже дана принципиальная схема предлагаемого устройства, Оно состоит из оптически связанных даухчастотного 1, светоделительного кубика 2, последовательно с которым установлены кристаллооптическая би фокальная линза 3 и объектив 4. У одной из боковых, граней светоделительного кубика установлены последовательно поляроид 5, и фотоприемник 6, а у другой граШ - объектив 7, микродиафрагма 8 и второй фотоприемник 9. Его выяод подключен ко входу синхронного детектора lOj в то время как выход первого ((ютоприемника в подк;почен к управляющему входу синхронного детектора 1О. Устройство работает следующим образом. Световой поток от двухчастотного лазе ра 1 поступает на светоделительный ку- бик 2. Часть сйетового потока отражается в сторону поляроида 5 и фотоприемника в. При прохождении яинейно-пол изо- ванного света с вращающейся плоскостью поляризации через поляроид 5 интенсивность прошедшего света, воспринимаемая топриемником 6, а также электрический сигнал на его выходе будут промодулированы по синусоидальному закону. Другая часть светового потока поступает на крис таллооптическую бифокальную линзу 3 и обьектив 4. Эта оптическая система имеет две фокальные плоскех:ти. Световые потоки, фокусируемые в этих плоскостях, пол физованы ортогонально, а их интенсив- иости меняются во временя по синусоидаль ному закону с постоянным взаимным фазовым сдвигом в полпериода и&-за враще- киа плоскости пол$физаяии. Контролируемая поверхность 11 устанавливается, например, посередине между этими плоскоетями. Отраженный от нее световой поток постртает обратно на светоделительный кубик 2 и далее к объективу 7, в фокальной плоскости которого установлена микро 8. Плоскость микродиафрагмы 8 оптически сопряжена с плоскостью исходного положения контролируемой поверхности. Выходное напряжение фотоприемника 9 при смещении контролируемой поверх ности 11 от исходного положения с достаточной степенью точности линейно зависит от величины смещения. Предлагаемое устройство более эффективно, чем известные, так как его высокое быстродействие в сочетании с большой точностью измерения позволяет регистрировать бьютротекущне процессы, а также обеспечивает высокую производительность контроля. Формула изобретение 1.Устройство для измерения смещения контролируемой поверхности, содержащее оптически связанные источник монохроматического излучения, светоделительный кубик, расположенные напротив одной из граней кубика микродиафрагму и фотоп ж- емник, сш1хронный детектор, вход которо- . го подключен к выходу фотопрдаемннка, отличающееся тем, что, с аелью повышения быстродействия измерения, истошик излучения выполнен с вращающейся плоскостью поляризации, а cianpoTHB двух другах граней светоделительного ку. бика размещены соответственно кристалле- оптическая бифокальная Л1шза и последовательно установленные поляроид и дополнительный фотоприемиик, выход которого подключен к управляющему входу синхронного детектора. 2.Устро&;тво по п. 1, о т л в ч а ю щ е е с я тем, что микродка( расположена между переднимя фокальными плоскостями кристаллической бифокальной 3.Устройство по пп. 1 и 2, о т л и- чающееся тем, что, с целью ширенйя диапазона производимых измерений, между кристаллической бифокальной линзой микродиа4 агмой и соответствующими гранями светоделительного кубика установлено по объективу. Источники информации, принятые во внимание прк экспертизе: 1.Патент Великобритании №1396712, кл. q 1 А, 1975. 2.Патент США № 3768910, кл, 356-167, 1973.