Способ измерения пространственных перемещений объекта

5 6 01 В 11/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ЮЛК 3 Щ"ь. г;, цЕ г(А ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ СВИ ЛЬСТВУ ронные ге 17, оптиче усилители 22 - 24. Поз мещение кСпосом.(56) Авторское свидетельство СССРМ 572646, кл. 8 01 В 11/00, 1977,(54) СП(;)СОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляконтроля точности перемещений объектов. Изобретение относится к измерительной технике, в частности к лазерной интерферометрии, и может быть использованодля контроля точности линейных перемещений объектов, например рабочих органовстанков и измерительных приборов,Цель изобретения - повышение точности измерений за счет. устранения влиянияточности выставления луча по линии измерения на погрешность.На фиг.1 представлена схема распространения пучков излучения; на фиг,2 - схемаустройства для осуществления предлагаемого способа измерения пространственныхперемещений объекта.Устройство содержит периодическуюструктуру 1, созданную излучателями 2 и 3,фотапреобразователи 4-6, лазер 7, коллиматор 8, светоделитель 9, формирователь 10трех пучков, отражатели 11 и 12, двойной "оптический клин 13, диафрагму 14, электЦелью изобретения является повышение точности измерений за счет устранения влияния точности выставления луча по линии измерения на погрешность. Для этого когерентное излучение разделяют на два потока - опорный и измерительный, и перед отражением от объекта из измерительного потока формируют три пучка, освещают потоками периодическую структуру, движущуюся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, получают из дифрагировавшего излучения интерференционную картину, преобразуют ее в электрический сигнал и по его параметрам определяют перемещение объекта, 2 ил ераторы 15 и 16, светомодулято кую систему 18, узкополостны 19 - 21, фазометрические блок цией 25 обозначен объект, пере оторого измеряют,осуществляют следующим абра эоИзлучение лазера 7 через коллиматор 8 направляют на светоделитель 9 интерферометра Майкельсона, где оно делится на два световых пучка ЕИ и ЕО измерительного и опорного каналов. Излучение ЕИ измерительного канала проходит через формирователь 10, где разделяется на три световых потока Е 1, Е 2, ЕЗ, которые направляются на измерительный уголковый отражатель 11, установленный на объекте 25. Отраженные от измерительного 11 и опорного 12 уголковых отражателей световые излучения ЕИ и ЕО пространственно совмещаются на светоделителе 9 под углом азадаваемым двойным оптическим клином 13 опорной световой волне, и направляются через ограничительную диафрагму 14 на светомодулятор 17, в котором излучателями 2 и 3 создается движущаяся периодическая структура 1 в виде двух ультразвуковых волн, движущихся взаимно перпендикулярно, Один из этих потоков (Е 1) образует с двумя другими (Е 2 и ЕЗ) в двух взаимно перпендикулярных плоскостях равные углы а,обеспечивающие пространственное совмещение дифракционных порядков выходных спектров Е 1, Е 2 и Е 1, ЕЗ, алгебраическая разность частот которых пропорциональна частоте возбуждения периодической структуры по осям Х и У соответственно. В данной схеме коэффициент пропорциональности выбран равным 1. Интерферирующие порядки дифракционных спектров ЕЗ(0), Е 1(-1) и Е 2(0), Е 1(+1) направляют на фотопреобразователи 4 и 5, которые выделяют электрические измерительные сигналы ОЗ и 02, Излучение ЕО опорного канала направляют на периодическую структуру 1 под углом а к излучению измеригельного канала в одной из этих плоскостей, а интерферирующие порядки дифракционных спектров опорного и измерительного каналов ЕО(0) и Е 1(-1) направляют на фотопреобразователь 6, который выделяет элЕктрический измерительный сигнал 01.Сигналы ОЗ, 02, 01 через узкополосные усилители 19 - 21, настроенные на частоты 11 - 1 з подаются на входы фазометрических блоков 22-24. На вторые входы блоков 22 и 23 в качестве опорных сигналов поступают сигналы от электронных генераторов 15 и 16, задающих частоту возбуждения периодической структуры 1 в направлениях У и Х соответственно. В качестве опорного сигнала на второй вход фазометрического блока 24 подается сигнал 02.В результате интерференции (оптического гетеродинирования) разночастотных световых волн на выходах соответствующих фотоприемников появляются электрические сигналы, изменение фазы которых пропорционально изменению определенной из координат Е, Х, У, Для измерения координаты можно измерять фазу электрическогосигнала 01, используя в качестве опорногосигнала 02, Изменение фазы сигнала 015 умножают на величину А/ли получают соответствующее изменение координаты ЛЕ,Изменение фазы сигналов 02 и 03 измеряют относительно электрических сигналовэлектронных генераторов с частотами 1 г и 11,10 умножают это изменение соответственнона величину Л,/2 ж и Лу/2 л, где Л, и Лу -длины акустических волн по направлениямХ и У, и определяют перемещения по координатам Х и У. Таким образом, можно15 производить независимые измерения перемещений объекта в пространстве по тремосям Х, У, Е.Формула изобретенияСпособ измерения пространственных20 перемещений объекта, заключающийся втом, что когерентное излучение разделяютна измерительный и опорный потоки, послеотражения измерительного потока от объекта создают в прозрачной среде периодиче 25 скую структуру, движущуюся в двух взаимноперпендикулярных плоскостях, освещаютсреду потоками излучения под углом, выбираемым из условия многопорядковой дифракции от каждого потока излучения,30 преобразуют интерферирующие порядкидифрагированных потоков в электрическийсигнал и по его параметрам определяют пе-ремещение объекта, о тл и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности, пе 35 ред освещением объекта формируют из измерительного потока три световых пучка,ориентированные так, что один из пучковобразует с двумя другими в двух взаимноперпендикулярных плоскостях равные углы,40 величина которых обеспечивает пространственное совмещение порядков дифракцииэтих пучков на периодической структуретак, что алгебраическая разностьчастот, совмещенных водном из направлений движения45 периодической структуры, пропорциональначастоте возбуждения периодической структуры в этом направлении,16102522Составитель В.Бахтин Редактор А,Огар Техред М.Моргентал Корректор С.Шекма аказ 3728 Тираж 493 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета. по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10