Оптико-электронное устройство для измерения линейных перемещений

(19) 01) 4(51) С 01 В 11/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ;Ь ГОСУДМРСТВЕННМЙ НОМИТЕТ СССРии ии и и и ииииииииии и иииииииа,(56) 1. Фотоэлектрические преобразователи информации. Под ред. Л.Н. Преснухина, М., "Машиностроение", 1974, с. 180.2, ВпсгЬ. Л.М. ТЬе шейго 1 о 8 дса 1 арр 1 са й 1 оив оГ д 1.Н гас й оп Егае 1 пвв. - "Рго 8 гевв ьп орг 1 св", ч. 2, 1963, р 85-106 (прототип),(54) (57) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙ-.СТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНБЙ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее монохромвтическийисточник света и последовательно установленные по ходу излученияизмерительную и индикаторную дифракционные решетки с одинаковым шагом,блок фотоприемников и блок регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем,.что, с целью повышения точности измерения, индикаторная решетка установлена так, что плоскость расположения ее штрихов составляет двугранный угол с плоскостью расположенияштрихов измерительной решетки, ребро двугранного угла параллельноштрихам решеток, а блок фотоприемников расположен в вершине угла,образованного пересечением оптических осей пучков одноименных порядков дифракции на измерительной ииндикаторной решетках, так чтовходная плоскость блока фотоприемников перпендикулярна биссектрисеэтого угла.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является оптико-электронное устройство для измерения линейных перемещений, содержащее монохроматический источник света и последовательно установленные по ходу излучения измерительную и индикаторную дифракционные решетки с одинаковым шагом, блок фотоприемников и блок регистрации 2.Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения вследствие низкой контрастности муаровых полос. 25 Цель изобретения - повышение точности измерения. 35Для достижения поставленной целив оптико-электронном устройстве дляизмерения линейных перемещений,содержащем монохроматический источник света и последовательно установ- фОленные по ходу излучения измерительную и индикаторную дифракционныерешетки с одинаковым шагом, блокфотоприемников и блок регистрации,индикаторная решетка установлена 45так, что плоскость расположения еештрихов составляет двугранный уголс плоскостью расположения штриховизмерительной решетки, ребро двугранного угла параллельно штрихам решеток, а блок фотоприемников расположен в вершине угла, образованногопересечением оптических осей пуч- .ков одноименных порядков дифракциина измерительной и индикаторной решетках, так что входная плоскостьблока фотоприемников перпендикулярна биссектрисе этого угла.1149Изобретение. относится к контрольно-измерительной технике и может был ь использовано в измерительных системах координатно-измерительных машин, станков и приборов активного контроля.Известно оптико-электронное устройство для измерения перемещений, содержащее источник света и последовательно расположенные по ходу 1 О излучения индикаторную и измерительную растровые решетки и блок фотоприемников Щ ,Недостатком устройства является нйзкая разрешающая способность 15 вследствие крупного шага растровых решеток. 123 2На чертеже представлена схемаоптико-электронного устройства дляизмерения линейных перемещений.Устройство содержит монохроматический источник 1 света и последовательно установленные по ходу излучения измерительную и индикаторную дифракционные решетки 2 и 3 содинаковым шагом, блок 4 фотоприемников и блок 5 регистрации, Инди-каторная решетка 3 установлена так,что плоскость расположения ее штри.хов составляет двугранный угол сплоскостью расположения штриховизмерительной решетки 2, ребро двугранного угла параллельно штрихамрешеток 2 и 3, а блок 4 фотоприемников расположен в вершине угла,образованного пересечением оптических пучков одноименных порядковдифракции на измерительной и индикаторной решетках 2 и 3, так чтовходная плоскость блока 4 фотоприемников перпендикулярна биссектрисеэтого угла.Устройство работает следующим образом.Луч монохроматического источника 1с длиной волны Я падает на измерительную дифракционную решетку 2,имеющую шаг с 1 , под углом, претерпевает преломление и дифракцию.Ввиду того, что для большинства профилей дифракционных решеток интенсивность лучей в порядках выше первого мала, используются пучки одноименных первых порядков дифракциина измерительной и индикаторной дифракционной решетках 2 и 3,Луч первого порядка дифракциина измерительной дифракционной решетке 2 выходит из решетки под углом допределяемым из известного соотношения166 4 510дНа индикаторную дифракционную решетку 3 падает пучок нулевого порядка под углом - с . Угол пучкапервого порядка дифракции излучения на индикаторной решетке 3 определяется из выражения24 пц 2/ Заказ 18 б 3/28Подписное ираж 65 тентф, Проектная,филиал ППП Уагород 3 1Пучок первого порядка после дифракции на измерительной дифракционной решетке 2 падает на решетку 3 под углом 6Ц , Его непродифрагировавшая составляющая выходит иэ решетки 3 под тем же углом.Разность углов пучков одноименных первых порядков дифракции излучения на решетках 2 и 3 Величина угла 1 однозначно связана с периодом полос интерференционного поля, возникающего в зоне пересечения пучков первых порядков Период интерференционных полос Л выбирают, исходя из размеров блока 4 фотоприемников, а по формулам (1)-(4) определяют значения углов6 и д , связанных общим соотношением. 61 п 1-11в 06 Ф( 4 =9 9 149123 4Перемещение измерительной днфракционной решетки 2 приводит ксмещению интерференционных полос вовходной плоскости блока 4 фотоприемников. На выходе блока 4 фотоприемников вырабатывается два квадратурных квазигармонических сигнала,период которьм соответствует перемещению решетки 2 на расстояние, равноеО шагу решеток 3,Периоды квадратурных сигналови их доли подсчитываются блоком 5регистрации и выдаются на цифровую.индикацию,Контрастность таких интерференциооных полос, формируемых за счетинтерференции двух лучей, выше, чемв случае муаровых полос. Повышениеконтрастности интерференционных по 2 О лос обеспечивается также и тем, чтовходная плоскость блока 4 фотоприемников перпендикулярна биссектрисеугла пересечения интерферирующихпучков,2 Б Таким образом, предлагаемое расположение индикаторной решеткии блока фотоприемников позволяетувеличить отношение сигнал - шум фотоэлектрических сигналов и повыситьза счет этого точность измерения.