Устройство для измерения перемещений объекта

тодели ельных рувт с помощью ркала 3 два па очн т точной онохроматическог ния, направляют об еп тель ыи от е м и выполне контролируемым оный с углами междгранями, отличнь ципы по от оллима- О.ИЯ ПЕРЕения Ао их авто с.157-1 ИЗМЕРЕН нно совмещаю(57) Икорми ух пар отр ном фотопр льзова з д три на м на м линеиью изоблону интерфеных пер ретения и увели иже по их иемник 5 ос,евА точност оп еству на вход локе 6 обраб и вычисляют угловые ремещен ференци объекта линейные перемещенияго объекта. 2 ил. нтролируеГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 21) 4252291/24-2822) 28.05.8746) 07.08.89.Бвл. У 2971) Ленинградский инстеханики и оптики72) 0,В.Кудрявцев53) 531.715 088.8)56) Бондаренко И.Л, Лр оэлектрическинск, 1984,РОЙСТВО ДЛЯОГЪЕКТАбретение может испизмерения угловыхмещений объекта, Цявляется повьппение чение диапазона измеряемых пеий за счет формирования интеронного светового поля отнесущего информацию а линейот отражателярувщее интерф поле между ка женных пучков нике 5. Ло ши ренционных по пучка от а 1 излуна уголемый с отражающими90 . Лространи, отраженныерувт результиое световое499Изобретении огцосится к измерительной техцике и может пс польэодаться для измерения угловых и линейцьх перемещений объекта.Цель изобретения - повышение точности и увеличение диапазона измеренных перемещений зд счет формирования ицтерАерецциоццого светового поля от объекта.На фиг,1 приведена оптическая схема устройствд; на Аиг.2 - интерференционндя картина, локализованная наматричном Аотоприемнике,Устройство для измерения перемещений объекта содержит источник 1 когерентного света, установленный с возможностью перемещения вдоль направления излучения, и расположенные походу излучения светоделитель 2, зеркало 3, устанавливаемое за светоделителем, отражающая поверхность которого параллЕльнд светоделителю,уголковый отражатель 4, выполненныйс углами между его отражающими гранями, отличными от 90 , матричный позиционно-чувствительный Аотоприемник5,например ПЗС-матрица и блок 6 обработки, выполненный, например ввиде микроЭВМ, электрически соединенный с фотоприемником, Уголковый отражатель 4 скрепляют сконтролируемым объектом (не показан)Линейные размеры Аотоприемникавыбирают из условия полного перехватарезультирующего ицтерАерецционногосветового поля, формируемого послеотражения световых пучков от отражателя На чертеже обозначены: А; В; Сотражающие грани уголкового отражателя; О- начальный угол поворотанеподвижной системы координат Хо,Уо 2 о 0 1 ОО - углы поворотаобъекта вокруг соответствующей координатной оси У, Х; 2 ; о(- линейная величина перемещения источника 1излучения; а,Ь, 1 - линейные величины перемещения объекта вдоль соответствующих координатных осей Х ,У Оф 2 оУстройство работает следующимобразом,Г 1 оцохромдтический коллимировацньи пучок излучения.от источника 1 цдпрдц.чют цд светоделцтель 2и зеркал 3, оторые формируют двдпдрдллРде ц 11 х пачка излученияСАормиЛО =- г) 4 Р,ЬФ1где 4 - длина волны излучения;4 - величина, характеризующая отклонение углов отражателя от 90Ь , Ь у - проекции ширины интерфе 1 1ренцнонной полосы, образо 1134ровдцные пучки илучения направляютцд уголковый отражатель 4.При отражении от последнего 5образуются три пары пучков которые1при помощи светоделителя 2 и зеркала3 пространственно совмещаются, формируя результирующее интерференционное световое поле на Аотоприемнике 5(Аиг.2), Параметры ицтерАеренционной картины определяются пространственным положением уголкового отражателя, т.е. зависят от пространственного положения контролируемогообъекта. Блок 6 обработки по информации с матричного Аотоприемникавычисляет все шесть координат.При повороте отражателя 4 на углыО ,О ,О все три пары пучков после 20 отражателя начинают менять свое направление, Это приводит к тому, чтоширина и наклон интерференционныхполос меняются. При сдвиге отражателя по осям ОХ и ОУ пучки начинао о25 ют перемещаться параллельно самимсебе в направлении, перпендикулярномоси визирования, что вызывает смещение интерАеренционных полос по осямОХ, и ОУ,.30 Пара пучков, претерпевших отражение в следующем порядке: от граней В-А-С и С-А-В, не несет полезной инАормации. Для облегчения дешифрации интерАеренционной картины зтапара может быть исключена путемустановки частично непрозрачной диаАрагмы перед входной гранью (не показана) отражателя 4.Углы поворота ОЭ О ,О ,О относи тельно осей ОХ ОУО, 02 , системыкоординат Х, У 7., в исходномосостоянии повернутой относительно неподвижной системы координат Х У 7.на некоторый Угол Оо, определяют из 45 выраженияМОЬ 8 дЧ 11499113 ванной н результате интерференции пучков, претерпевшихотражение от отражателя вследующем порядке: С-В-Аи А-В-С соответственно наоси ОХ, и ОУ,;Ьх - проекция ширины интерферен 2ционной полосы, образованной н результате интерференции пучков, претерпевшихотражение от ОЭ в следующемпорядке: С-В-А и В-С-А наось ОХ,.Смещение отражателя по осям ОХ и ОУ связано со смещением интерференционных полос нулевого порядка, локализованных на фотоприемнике выражениями: У- ДХУ1 Х 7- Хт 20 25 30 40 45 лителем, ориентированным параллельно ему и оптически связанным с уголковым отражателем, а источник излучения установлен с возможностью линей-тного перемещения вдоль оптической 50 оси. где Х ,Х и Ут,У - величины смещений проекций интерференционных полос нулевого порядка, образованных н результате интерференции пучков, претерпевших отражение в следующем порядке: С-В-А,А-В-С и С-В-А,В-С-А ло осям ОХи ОУ, соответственно.Идентификация интерференционных полос нулевого порядка возможна,так как они имеют максимальнуи контрастность и минимальнуи подвижность.Для измерения дистанции до отражателя 4 смещают источник 1 излучения вдоль оси излучения относительно исходного положения.Информация о дистанции до отражателя при этом будет заключена в ширине интерференционннх полос, локализованных на фотоприемнике 5.Дистанции до отражателя определяют из выражения1.(ц - О о 2)о( -2(а- О,) Л, Лгде О2 Ь,о 2 Ь 1Ьт,Ь - проекции ширины интерференционной полосы на ось ОУ 1,когда источник смещен относительно . исходного положения и когда он находится висходном положении соответственно;величина смещения источника излучения оттюсительно исходного положения.Высокая точность определения координат обуслонлена высокой чувствительностью интерферограммы, локализованной на протяженном участке матричного позиционно-чунствительного дютоприемникат причем информационными параметрами являются ширина и местоположение интерференционных, полос, которые могут быть измерены с большой точностью.Диапазон измерений коллимационныхуглов предлагаемого устройства определяется диапазоном работы трехгранного уголкового ОЭ и может достигать 40 о. Формула изобретения Устройстно для измерения перемещений объекта, содержащее последовательно установленнне источник излучения, снетоделитель, ориентированный под углом 45 к оси источника, уголковнй отражатель, выполненный с углами между его отражающими гранями, отличными от 90 , и лредназначаемнй для скрепления его с объектом, матричный позиционно-чувствительный фотолриемник, установленный в обратном ходе излучения от отражателя, и блок обработки, электрически соединенный с фотоприемником, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности и увеличения диапазона измерения перемещений,оно снабжено эеркалом, установленным на оси источника по ходу его излучения эа светоде1499113фиг.гСоставитель Н.Солоухиндактор А.Козориз Техред Л,Сердюкова Корректор О.ципле акаэ 4677/36 Тираж 683 Подписное НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Проиэводственно"издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101