Устройство для фоторазметки линейных шкал Советский патент 1983 года по МПК G12B11/02 G01D13/12 

Изобретение относится к приборос1роё нию и может упь испо1ц зовано при изготовлении шкал, диф1 к а1О1шыхсрешет(Ж, кодовьсс элемеятс и т«а

Избестны устройства для раз леткк шкал механичес1со;а разметкой, которЕШ позволяет раамечаоъ достаточно протяженные шкалы (до метра) с достаточной точностью. Ошибки раамепш существе но проявляются при разметке шкал с высокой пространственной частотой (свыше ста штршх в на мм) iT

Процесс разметки мезйанЕческвми ycnv ройств цин достаточно длителен (до десятков часов) и требует сложнейшегч оборудования.

Для сушественжяЧ) ускорения npottecx: изготовления шкал используют фотораэметку. Традн1шошше фотоустройства ра леткк шкал переносят сштическикш методами изобрахюние воасалы-образ11а на размечаемую поверхность. Недостаток подобных устройств также состоит в я раниченности периода размечаемой шка- . лы из-за ошибок, связанных с волновой природой света.

t

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для фоторазметки линейных шкал, содержащее рабочую шкмоадку для светс увстезестельного носителя и расположенные m одаой, Оптической оси источник когереятйого света, светодепитель и отражатель. Источник света посыпает шюск л1араллш1ьный ког рентяый цучох света, который, прохсщя через светодеянтель, падает на место разметиси шкалы на светочувствительном носителе под углами Ч и соответс венно. Период размечаемой шкалы соо1ь.

ветствует величине 1-. gA;,f,, X - длнна волны света. Длина и ширина

20 размечаемой шкалы соответствует размеpeiM области перекрытия пучков света от светодештела и отражателя на светочувствительном носителе. Растр (система штрихов), образовагапый этим устройством на светочувстБИтельнсяу носителе, равномерен (с шагом 6 ) и перпендикулярен плоскости, в которой лежат оси пучков света известного устройства. Недостаток известного устройства прежде всегчэ в том, что, размечаемая шкала практически всегда имеет неравномерность шага шкалы (растра) как в продольном, так и в поперечном направл ниях. Это явление связано с невозможностью обеспечить идеальную нлоскопараллёлыюсть волновых фронтов пучков света, образ уюших растр, что особейно заметно при разметке крупных шкал. Цель изобретения - повышение точно ти разметки. Указанная цель достигается тем, что в устройство введены подвижная по ходу лучей источника света платформа, второй светоделитель, третий светоделитель с вторым отражателем, фотоприемник, блок управления и два электрооптических затв ра , при этом первьй отражатель и рабочая площадка жес-псо закреплены на подвижной платформе, а второй и третий светоделители установлены между первы отражателем и первым светодегштелем на одной оптической оси с ними, причем вход фотоприемника оптически связан черезтретий светоделитель с расположенным по ходу отделенного луча вторым отражателем, а выход фотоприемника электрически - связан с бло1фм управлени выход которого электрически связан с электрооптическими затворами, один из которых расположен между рабочей площадкой и первым светоделителем, а другой - между рабочей площадкой и вторым светоделителем. Такое решение позволяет повысить то ность разметки линейной шкалы за т-чет уменьшения абсолютной ошибш растра, формируемого двумя наклонными пучками света с плоскопараллельными фронтами, и за усреднения ошибок шага растра путем пошагового экспонирования На чертеже изображена прнншшиальная cxefMa предлагаемого устройства. Устройство содержит источник 1 когерентного пучка света с плоским волновым фронтом, рабочую площадку 2 для светочувствительного носителя, светоделитель 3 и отражатель 4, расположенные на одной сяхтической оси с источни- ком света, подвижную по ходу лучей платформу 5, на которой рабочая площад ка и указанный отражатель жестко за креплены. Второй светоделитель 6 и третий светоделитель 7 установлены между первым отражателем 4 и первым свето детштелем 3 на одной оптической оси с ними. Второй отражатель 8, расположенный по ходу луча, отделенного третьим светоделителем 7, третий светоделитель 7 и первый отражатель 4 образуют вместе двухлучевой интерферометр. Вход фотоприемника 9 оптически связан через третий светоделитель 7 с вторзым отра жателем вис первым отражателем 4, а рыход - электрически связан с блоком 10 управления, выход которого электрически связан с электрооптическими затворами 11, один из которых расположен между рабочей площадкой 2 и первым светоделителем 3, а другой - между рабочей площадкой и вторым светоделителем 6. Устройство работает следующим образом. Источник 1 когерентного света посылает пучок света с плоским волновым фронтом через светоделители 3, 7 и 6 на отражатель 4 под нулевьй углом падения. Основные светоделители 3 и 6, образующие своими нормалями к рабочим нлоскост5Ш плоокость сведения лучей, направляют отраженные пучки света через электрооптичес- кие затворы 11 в область начала разметки шкалы для формирования растра (локальной шкалы) на светочувствительном , носителе, Двухлучевой интерферометр, образованный светоделителем 7 и отража телями 4 и 8, фотоприемник 9 дает в блок 10 управления информацию о разности фаз лучей, образующих растр. Разметка производится экспонировазшем светочувствительногчэ слоя каждый раз при сдвиге платформы 5 ровно на (один или несколько) период размечаемой шкалы (шаг растра). При движении платформы экспонирование производится автоматически, так как блок управления короткими импульсами открывает электрооптические затворы в моменты времога, когда сдвиг 11латформы (измеренный интерферометром по разности фаз) точно кратен периоду 1)азмечаемой шкалы. Период размечаемой шкалы связан с углами пад&ния пучков света от светоделителя 3 и Ч от светоделителя 6 на рабочую площадку со светочувствительным носителем вгфажением л SirtH -SIVlSi где )L - дшша волны света 1 источника. Наиболее простому варианту предлагаемого устройства соответствует случай, когда период размечаемой шкалы кратен половине длины волны света, т.е. tH/l/i где f - величина кратности, в этом случав блок управления производит деление частоты выходного ситаоа интерферометра в И раз. Предлагае(мое устройство обладает двумя основными преимуществами в сравнеюш с известным: во-лервых, за счет многократного экспонирования при сдвиге растра усредняются ошибки в шаге растра (локальной шкалы), что позволяет повысить точность шага в размечаемой шкале, вонзторых, за счет многократного экспонирования при сдвкге растра воэ можно существенное увеличение длины размечаемых шкал. Для оценки точности размечаемых , шкал рассмотрим несколько сравнительны примеров разметки. Для шкал небольших размеров (несколько мЕЛШметров) технически возможно получить прямолинейность волнового фронта светового пучка порядка О,1%, что является предельной точностью ра летки шкал малого размера. Для шкал среднего размфа (несколько сантиметров) прямолинейность волкового фронта составляет уже величину. порядка 1%, а шкалы длиной десяти санти метров известными устройствами не размечают. Предлагаемое устройство практически не ограничивает размеры раамечаемых шкал, при этом точность всей шкалы соответствует точности растра, т.е. погрешность шага составляет О,1% от размера растра. Тем самьа предла гаемое устройство дает выигрыш в точности пропорционально длине размечаемой шкальи Для шкал среднего размера точность разметки предлагаемым устройством в нескошэко раз превышает точность разметки известным. Формула изобретения Устройство для фоторазметки линейных шкал, сод жашее рабочую шюшадку для светочувствительного носителя и расположенные на одной оптической оси источник когерентного света, светоделитель и отражатель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности разметки, в него введены подвижная по ходу лучей света платформа, второй светоделитель, третий светоделитель с вторым отражателем, фотоприемник, блок управления и два электрооптических затвора, при этом первьй отражатель к рабочая площадка жестко закреплены на подвижной платформе, а второй и третий светоделители установлены между первым отражателем и первым светоделителем на одной оптической оси с ними, причем вход фотоприемника оптически связан через третий светоделитель с расположенным по ходу отдельного луча вторым отражателем, а выход фотоприемника электрически связан с блоком управления, выход которого электрически связан с электрооптическими затворами, один из которых расположен между рабочей ллошадкоД и первым светоделителем, а другой - между рабочей площадкой и вторым светоделителем. Источники информации, принятые во внимание при етсспертизе 1.Мнроненко А. В. Фотоэпектричеокие измерительные системы. М., Эне1 гия, 1967. 2.Патент США № 3628866, кл, 346-107, сшублик. 1971 (прототип).