Фотоэлектрическое устройство для измерения поперечных перемещений предмета Советский патент 1982 года по МПК G01B11/00 

(5)Ф.ОТОЗЛ11КТРИЧНСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОПЕРЕЧНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ПРЕДМЕТА .

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля линейных перемещений предмета неконтактным способом.

Известно устройство контррля линейных перемещений предмета, основанное на измерении фазы между двумя каналами при перемещении предмета в одном направлении, содержащее осветитель с оптической системой, сканирующий элемент,-измерительную и индикаторную растровые решетки 1.

Недостатком указанного устройства является то, что оно позволяет производить измерение линейных перемещений , предмета только по одной координате.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является . фотоэлектрическое устройство для измерения поперечных перемещений предмета, содержащее источник света и

последовательно расположенные по ходу светового потока тест-объект, проекционную оптическую систему, све©тоделитель , анализатор изображения, фотоприемн ||й Щлок и электронный блок обработки сигналов, генератор опорных напряжений. Тест-объект выполнен в виде щели, проекционная оптическая система выполнена в виде объектива, а анализатор изображения выполнен в

10 виде Диска с разнесенными, по диаметру радиальными растрами 2.

Однако, в известном устройстве могут быть измерены поперечные перемещения предмета только в одной плос15кости, параллельной плоскости анализатора изображения. При возможном смещении предмета в продольном направлении, т.е. перпендикулярно плоскости анализатора изобрак{ения, нарушает20ся работа устройства вследствие расфокусировки изображения тест-объекта. Таким образом, функциональные возможности устройства ограничены. 39762 Целью изобретения является воэножность измерения поперечных nepeHeiijeний предмета при его смещении в продольном направлении. Поставленная цель достигается тем, что 13 фотоэлектрическом устройстве для измерения поперечных перемещений предмета, содержащем источник света и последователь но располок(енные по ходу светового потока тест-объект, про-щ екционную оптическую систему, светоделитель, анализатор изображения, фотоприемный блок и электронный блок обработкисигналов, генератор опорных напряжений, проекционная оптичес-:|5 ая система выполнена телескопической}, тест-объект выполнен в виде растра о. радиальными штрихами, а анализатор изображения выполнен в виде двух взаимно перпендикулярных щелевых диафрагм. На фиг. 1 изображена принципиальная схема фотоэлектрического устройства для измерения поперечных перемещений предмета; на фиг, 2 - вид А нафиг. 1; на фиг. 3 - вид В на фиг. 1. Устройство содер чит когерентный ис точник 1 излучения и последовательно установленные по ходу луча и оптически сопряженные тест-объект 2, выполнённый в -виде растра с радиальными штрихами, проекционную оптическую сис тему 3, выполненную телескопической, светоделитель Ц в виде призмы Довэ, диафрагмы 5 и 6, образующие анализатор 7 изображения,фотоприемный блок 8,: генератор 9 опорных напряжений и электронный блок 10 обработки сигналов. Анализатор 7 изображения и фото: приемный блок 8 установлены на перемещащемся предмете 11. Устройство работает следующим образом. Участок тест-объекта 2, подсвеченный источником 1 когерентного излучения , проецируется телескопической проекционной оптической системой 3 в плоскость анализатора 7 изображения Светоделитель + поворачивает изображе ние штрихов растра на диафрагме 6 на угол 90® относительно изображения штрихов на диафрагме 5. При вращении тест-объекта 2 относительно своей геометрической оси с постоянной угловой скоростью изббражение штрихов пе ремещается в двух взаимно перпендикулярных направлениях относительно диафрагм 5 и 6 анализатора 7 изображе- . ния. Поперечные смещения предмета 11 в направлениях, перпендикулярных оптической оси, при его перемещении вдоль оптической оси устройства приводят к смещению анализатора 7 относительно изображения штрихов и, следовательно, к изменению фазы электрических сигналов на выходе фотоприемного блока 8 относительно сигнала с генератора 9 опорных напряжений. Эти изменения фазы сигналов измеряются с помощью электронного блока 10 обработки сигналов. Так как проекционная оптическая система 3 выполнена телескопической, то при продольных смещениях предмета вдоль оптической оси устройства относительно плоскости изображения масштаб расфокусированного изображения штрихов растра будет постоянным в плоскости анализатора 7 изображения. Кроме того, использование в устройстве когерентого источника излучения позволяет обеспечить постоянство контраста изображения штрихов растра при продольных смещениях предмета, так как известно, что расфокусировка когерентной оптической системы не вызывает изменения контраста изображения. Применение в устройстве когерентного источника излучения и проекциOHHoii системы в виде телескопической позволяет осуществлять измерение поперечных перемещений предмета при произвольном его смещении в продольном направлении. С Использованием предлагаемого устройства были проведены исследования точности перемещений механизмов прецизионного металлорежущего оборудования с числовым программным управлением. Испытания показали, что устройство позволяет производить измерение отклонений рабочих органов станков от теоретической траектории с точностью 0,5 мкм при их продольном перемещении до 10000 мм. Применение предлагаемого устройства обеспечивает снижение трудоемкости контрольных приемок станков в 2-3 раза, возрастает объективность и достоверность результатов измерений по сравнению с известными методами приемки станков, осуществляется возможность определения работоспособности металлорежущего оборудования в цеховых условиях и с малыми затратами времени. Формула изобретения Фотоэлектрическое устройство для измерения поперечных пере 1е|цений

предмета, содержащее источник света и последовательно расположенные по ходу светового потока тест-объект, проекционную оптическую систему, светоделитель, анализатор изображения, фотоприемный блок и электронный блок обработки сигналов, генератор опорных напряжений, отличаю. ю |ц в е с я тем, что, с целью возможности измерения поперечных перемещений предмета при его смещении в продольном направлении, проекционная оптическая система выполнена телескопической, тест-объект выполнен в виде растра с радиальными штрихами, а анализатор изобра хения выполнен в виде двух взаимно перпендикулярных щелепых диафрагм.

Источники информации, принятые во 8ниг4ание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР Г , кл. G 01 В 9/ПО, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР К- 679788, кп. G 01 В 11/00, 1979 (прототип).