Интерференционный датчик линейногопЕРЕМЕщЕНия Об'ЕКТА Советский патент 1981 года по МПК G01B11/00 G01B9/02 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения линейных перемещений объекта в системах позиционирования станков с программнь1м управлением.

Известен интерферометр Майкельсона, содержащий источник когерентного света, коллиматор, светоделитель, систему двух плоских отражателей, один из которых неподвижен, а второй жестко связан с перемещаемым объектом, диафрагму и фотоприемник 1 .

Недостатком данного интерферометра является то, что выходящий из него пучок лучей частично возвращается в источник света, что приводит к снижению стабильности длины волны источника и, следовательно, к снижению точности измерения.

Наиболее близким к изобретению по техничесой сущности является интерференционный датчик линейного перемещения объекта, содержащий источник когерентного света, светоделитель, делящий световой поток на дре ветви, и неподвижные отражатели, установленные в этих ветвях, светосоёдинитель и фотоприемник, жестко связываемые с объектом, и счетчик импульсов. Светосоединитель выполнен а виде двугранного зеркала и двух линз, установленных так, что линзы фокусируют излучение у вершины двугранного зеркала 2.

Недостатком известного датчика является низкая точность измерения, обусловленная изменением контрастности интерференционной картины при перемещении объекта.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается за счет того, что датчик снабжен тремя линзами, первая из которых расположена между источником света и светоделителем, вторая и третья - в каждой из ветвей между светоделителем и неподвижным отражателем, а светосоёдинитель выполнен в виде двугран5ного зеркала, одна из граней которого полупрозрачна.

На чертеже изображена принципиальная схема интерференционного датчика линейного перемещения объекта.

Датчик содержит источник 1 когерентно0го света, линзы 2, 3 и 4, светоделитель 5, неподвижные отражатели 6-9, светосоёдинитель 10, диафрагму 11, фотоприемник 12, счетчик 13 импульсов, индексом 14 обозначен контролируемый объект. Линза 2 расположена на пути пучка света от источника 1 когерентного света перед светоделителем 5, делящим световой поток на две ветви. Линзы 3 и 4 расположены между светоделителем 5 и неподвижными отражателями 6-9 в обеих ветвях интерферометра. Светосоединитель 10 жестко связан с подвижным объектом 14. Диафрагма 11 и фотоприемник 12 размещены последовательно на пути интерференционного потока после светосоединителя 10, выполненного в виде двугранного зеркала, одна из граней которого полупрозрачна. Фотоприемник 12 соединен со счетчиком 13 импульсов. Предлагаемый датчик работает следующим образом. Выходящий из источника 1 когерентного света световой поток проходит линзу 2 и разделяется светоделителем 5 на две ветви. В одной из ветвей поток, отразившись от светоделителя 5, проходит линзу 3, которая вместе с линзой 2 формирует расходящийся световой поток, и отражателями 8 и 9 направляется на светосоединитель 10. В другой из ветвей поток, отразивщись от светоделителя 5, проходит линзу 4, которая вместе с линзой 2 формирует сходящийся световой поток, и отражателями 6 и 7 направляется на светосоединитель 10. Светосоединитель совмещает оба пучка и направляет через диафрагму 11, вырезающую участок интерференционных полос на фотоприемник 12. Площади сечений потоков на светосоединителе устанавливаются равными. При перемещеНИИ объекта 14 со светосоединителем 10 вдоль пучков изменяется разность хода пучков, что вызывает перемещение интерферен 1ционных полос в плоскости диафрагмы 11. О величине перемещения объекта 14 судят по числу полос, зарегистрированных счетчиком 13 импульсов. При перемещении объекта площади сечения интерферирующих пучков изменяются, но остаются равными друг другу, поэтому контрастность интерференционной картины не изменяется, что повыщает точность измерения перемещений. Формула изобретения Интерференционный датчик линейного перемещения объекта, содержащий источник когерентного света, светоделитель, делящий световой поток на две ветви, и неподвижные отражатели, установленные в этих ветвях, светосоединитель и фотоприемник, жестко связываемые с объектом, и счетчик импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен тремя линзами, первая из которых расположена между источником света и светоделителем, вторая и третья - в каждой яз ветвей между светоделителем и неподвижным отражателем, а светосоединитель выполнен в виде двугранного зеркала, одна из граней которого полупрозрачна, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Ландсберг Г. С. Оптика. М., «Наука, 1976, с. 134. 2. Авторское свидетельство СССР №,364838, кл. G 01 В 11/02, 1972 (прототип).