Интерферометр для измерения перемещений двухкоординатного стола

(ц,861932 Союз СоаетскииСоциалистичесиииРесттублии ОП ИСАЙИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет 1 В 902 Гесударствеиимй камитет СССР по делам изобретеиий и атирытнйяубликоваио,07,09,81, Бюллетень .% 3 Дата опубликования описания 07.09.81 н, Е.Р.Мал и В,А,Сойт Авторы эобретеи.Заб ед, Ю.С.Ск 71) Заявит ЕЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИ ДВУХ 1(ООРДИНАТНОГО СТОЛА(5 измерии нтерферометра ь измерениЯ, остью исклюнную непрямо- измерительных ствительностью в по нев часть исполье ных органовнии, привтома Известен интерферометр для измерения перемещений двухкоординатного стола, содержащий источник света в виде лазера, светоделитель для формирования двух измерительных каналов, два светоделнтеля для формирования референтного и информационного луей в двух измерительных канай два неподвижных и два подвиж угол 1 совых отражателя, установл на пути, соответственно, рефер и информационных лучей, два светоч енныеентных Изобретение относится тельной технике, а именно ферометрам для измерения нейных перемещений объект скольким координатным ося ности по двум, и может бы зовано для измерения лине мещений подвижных рабочих в прецизионном станкостро боростроении, в системах ческого управления и т.п. смесителя, два фотоприемных и дваотсчетных устройства 1 1.Недостатком такого иявляется низкая точностобусловленная невозможнчить погрешность, вызвалинейностью перемещениякареток н невысокой чувоптической схемы.Наиболее близким по своей технической сущности к цзобрегению является интерферометр для измерения перемещений двухкоординатного с ала,фсодержащий источник света, например, лазер,и два измерительных канала, каждый из которых включает светоделитель для формирования референтного и информационного лучей, неподвижный уголковый отражатель, выполненный в виде прямоугольной призмы и уста новленный на пути рефереитного луча, подвижный уголковый отражатель, выпол неиный в виде прямоугольной призмы, установленный на пути информацнои3 86ного луча и жестко связанный с двухкоординатным столом, причем длина .входной грани подвижного отражателя,установленного в одном из измерительных каналов, несколько большевеличины измерительного перемещениядвухкоординатного стола в другомизмерительном канале, фотоприемноеи отсчетное устройства 2,Недостатком известного устройстваявляется недостаточно высокая точность измерения,.обусловленнаячувствительностью подвижных уголковых отражателей к малым углам поворота, вызванным.непрямолинейностью. перемещения двухкоординатного столав измеряемой плоскости и невысокойчувствительностью оптической схемы кизмерительным перемещениям, Крометого, наличие в .каждом измерительномканале самостоятельного лазера приводит, вследствие их относительнойнестабильности, также к снижениюточности измерения.Целью изобретения является повышение точности измерения,Цель достигается тем, что интерферометьр снабжен светоделителем дляформирования двух измерительных каналов, расположенным за лазером походу световых лучей, двумя дополнительными неподвижными уголковымиотражателями, каждый из которыхЕвыполнен:. в виде прямоугольной призмы и установлен в каждом измерительном канале на пути вышедшего из подвижного отражателя информационноголуча, ребра всех четырех неподвижных уголковых отражателей при рабочемугле 90 перпендикулярны ребрам обоихподвижных уголковых отражателей прирабочем угле 90На чертеже показана принципиальнаяоптико-кинематическая схема описываемого интерферометра.Интерферометр содержит монохроматический источник 1 света, например,лазер, светоделитель 2, выполненныйв виде светоделительного кубика,формирующий два измерительных каналаХ и , кахцый из которых включаетсветоделитель 3, выполненный, например, в виде светоделительного кубика, формирующий рЕферентный луч4 и информационный луч 5, неподвижный уголковый отражатель 6, выполненный в виде прямоугольной призмыи установленный на пути референтного луча 4, подвижный уголковый отра 1932 5 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 4жатель 7, выполненный в виде прямоугольной призмы, установленный напути информационного луча 5 и жестко связанный с двухкоординатным сто.".лом 8, неподвижный уголковый отражатель 9, выполненный в виде прямоугольной призмы, установленный напути вьшедшего из подвижного отражателя 7 информационного луча 5,.фотоприемное устройство 1 О, отсчетноеустройство 11,Длина входной грани подвижногоотражателя 7, установленного в одном из измерительных каналов, несколько больше величины измерительного перемещения двухкоординатного стола 8 в другом измерительном кана.Ребра всех четырех неподвижныхуголковых отражателей при рабочемугле 90 перпендикулярны ребрамобоих подвижных уголковых отражателей при рабочем угле 90 О.Работает описываемый интерферометрследующим образом.Источник 1 света направляет пучок света на светоделитель 2, накотором он делится на два световыхлуча, образующих два измерительныхканала Х и 1 . В измерительныхканалах Х и 1 луч света направляется в светоделитель 3 и делится в немна референтный луч 4 и информационный луч 5,Референтный луч 4, прошедший черезсветоделитель 3, направляется в неподвижный уголковый отражатель 6 и,отразившись в нем, возвращаетсяв светоделитель 3,Информационный луч 5, отраженныйсветоделителем 3, направляется вподвижный уголковый отражатель ,отразившись в нем, направляетсяв неподвижный уголковый отражатель9, Отразившись в неподвижном уголковом отражателе 9, информационныйлуч 5 вновь направляется в подвиж "ный уголковый отражатель 7 и, отразившись в нем, возвращается в светоделитель 3.На светоделительном покрытии светоделителя 3 возвратившиеся референтный и информационные лучи интерферируют друг с другом и направляютсяв фотоприемное устройство 10, которое преобразует интерференционнуюкартину в электрический сигнал.Электрический сигнап с фотопри"емного устройства, 10 поступает вотсчетное устройство 11, в котором861932 1, Патент США В 379132,кл, 356-106, 1974. 5он преобразуется, Формируется и обрабатывается известными способами,а затем на электронном табло от.счетного устройства 11 изображаетсяокончательный результат изменениявеличины перемещения двухкоординатно.го стола,Так как подвижный уголковый отражатель 7 жестко связан с двухкоординатиым столом 8, то при перемещениях стола в плоскости ХОУ происходит изменение длины хода информационных лучей в измерительных каналах Х и У . Изме ение длины ходаинформационного луча 5 в одном из дизмерительных каналов, например Хна величину . (3. - длина волны источника 1 света) соответствует перемещению двухкоординатного стола 8 всоответствующем направлений,в данномслучае в направлении оси Х на величину Ц 4-, Таким образом, чувствительность интерферометра к измерительному перемещению в два раза выше, чем у прототипа, 25Расопложение ребра при рабочемугле 90 призм отражетеля 9 перпенОднкулярно ребру при рабочем угле 90подвижных призм отражателя 7 позволяет полностью исключать погрешность 30.из-за малых углов поворота подвижныхпризм отражателя 7, вызываемых ие".прямолинейностью перемещения двухкоординатного-стола в измеряемой плос-,кости, так как угловое смещение ин- ззформационного луча 4 отражаенногоот призмы отражателя 7 при этом полностью компенсируется.Кроме того, наличие в интерферометре светоделительного кубика светоделителя 2 позволяет испольэоватьодин лазер для двух измерительныхканалов и тем самым повысить точностьизмерения, благодаря отсутствию относительной нестабильности и обоих .45измерительных каналах длины волнысветового излучения, а также повыситьнадежность и снизить стоимость интер".ферометра в целом. 6 Формула изобретенияИнтерферометр для измерения переме-, щений двухкоординатного стола, содержащий источник света, например лаэер, и два измерительных канала, каждый из которых включает светоделитель для формирования референтного и информационного лучей, неподвижный уголковый отражатель, выполненный в виде прямоугольной призмы и установленный на пути референтного луча, подвижный уголковый отражатель, выполненный в виде прямоугольной призмы, установленный на пути инфорчг чионного луча и жестко связанный с двух.- координатным столом, причем длина входной грани подвижного отражателя, установленного в одном из измерительных каналов, несколько больше велик чины измерительного перемещения двух- координатного стола в другам измерительнм канале, фотоприемное и отсчетное устройства, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен светоделителем для Формирования двух измерительных каналов, расположен" ным за лазером по ходу световых лучей, двумя дополнительными неподвижными уголковыми отражателями, каждый из которых выполнен в виде прямоугольной призмы и установлен в каждом измерительном канале на пути вышедшего из подвижного отражателя информационного луча, ребра всех четырех неподвижных уголковых отражателей нрв рабочем угле Й перпендикулярны ребрам обоих подвижных уголковых отрао жателей при .рабочем угле 90 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 2 Патент. США, У 3661464,кл. 356-106, 1972 (прототип).861 932 идкая,б 526/33 ВНИИПИ Государст по делам и 13035, Москва, Тираж 642 Подпиенного комитета СССРобретений и открытийж, Раушская наб., д,ное 5 тент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4 Составитель Л. ЛобзоваРедактор Т, Кузнецова Техред А,Бабинец Коррек