Устройство для выполнения оптической

305350

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союэ Советскнх

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

МПК 6 01Ь 11/14

Заявлено 26. I I 1.1970 (№ 1418895/25-28) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 04Х1.1971. Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 15Л 11.1971

Комитет по делам иэобретеннй и открытий прн Совете Министров

СССР ДК 531 717.2:621.833 (088.8) Авторы изобретения

В. Э. Пуш, С. Ф. Корндорф, Б. Д. Никитин, В. И. Телеш вский;"

А. Ю. Криштул, В. А. Гришкин и Е. П. Потапов ф.;„ ";. т "!."! "1" 1) р

Экспериментальный научно-исследовательский институт ме алло ежЗаявитель щих станков и Московский станкоинструментальный институт

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ РАЗВЕРТКИ

ПРИ ИЗМЕРЕНИИ РАССТОЯНИЯ МЕ)КДУ ОБЪЕКТАМИ

Изобретение относится к области фотоэлектрических измерений линейных и угловых величин, а именно к измерению расстояьи!я между двумя объектами посредством прострапственно-временной развертки изобра>кепи!1 оптич ских линейных или круговых шкал в приборах для контроля зубчатых, червячных и других переда" ч, в системах отсчета коордииатных перемсщепий на металлорежущих станках, измерительных майл!пах и приборах.

H3B(.стно устройство, осуществляющее оптическую пространственно-временную развертку для измерения расстояния между объектами, содержащее осветитель, созда1ощий параллельный световой поток, два акустооптических модулятора, в которых распространяются бегущие ультразвуковые волны, два генератора электрических колебаний, возбуждающие ультразвуковые волны в модуляторах, и оптическую систему визуализацип ультразвуковых волн.

Однако в известном устройстве развертка представляет собой одиночное световое пятно, появляющееся на короткий промежуток времени в дискретно расположенных вдоль линии точках. Для образования развертки используется незначительная часть общего светового потока. Это вызывает необходимость исlI(>JIf l0âà JJèÿ мощных Lâåòîâûõ потоков, что приводит к существсиным тепловым потерям

JI связанной с ними исстабильности развертки. ь1астоты следования импульсов, возбуждяк1щих бегущие ультразвуковые волны в акустооптических модуляторах, электрически ис clJJIланы между собой. Вследствие этого нз-зя нестабильности геисратороь и формировятслей импульсов частоты ультразвуковых волн расходятСя ВО врг Л! Ilif что выз1)!вас 11 !hid. I! IIII< скорости развертки. 11епостоянство скорости

10 развертки приводит к погрешностям в изм рс ииях.

Целью предлагаемого пзобрстеиия являстс>! повышение то щости и стабильности измсрс15 ни я.

Для этого устройство cíябжено двумя щслевыми диафрагмами, каждая из которых установлена на соответствующем объекте, фотоЭЛЕКтР11ЧССКИМИ ГIPÈJ Ì!IÈÅßМИ, РЯСНОЛОЖСIII!Û20 ми за диафрагмами, смесителем частот, эл Kl рически связа!щым с обоими генераторами, делителем частоты одного из генераторов и управляющим частотой второго генератор» фазоизмеритсльным блоком, выход которого

25 электрически связан со вторым генератором, я вход — с выходом делителя частоты и фотоэлpKTplf÷! Ñhèм приемником, располо>кснн11ъ!

;.а неподвижной диафрагмой.

На чертеже изображена общая при111ГИ30 ИИЯльнЯЯ спек! Я IIPI J,J;I ÃßñìÎÃÎ l ñ I PÎJfñÃJJJI.

305350

Устройство содер)кит источник вета 1, который освещает щелевую диафрагму 2, расположенную в фокальной плоскости объектива 8, создающего параллельный световой поток 4, проходящий через акустооптические модуляторы " и 6, расположенные рядом один зя другим по ходу светового потока. Ультразвуковые волны в модуляrope 5 возбужда(отея пьезоэлектрическим излучателем 7, а в модуляторе 6 — излучателем 8. Г!Оглотители 9 и 10 обеспечивают распространение в модуляторах бегущих ультразвуковыx волн. Излучатель 7 возбуждается эталонным генератором 11, частота которого принимается за опорНу IO, сl ИЗЛХ IЯТЕЛЬ 8 — Подстрс1И133СМblМ ГСнсратором 12.

Объектив 18 преобразует световой поток таким образом, ITo 1(а экране 14 создается картина непрерывно движу!цихся интерференционных полос-растра 15, с которыми оптически взаимодействуют нсподви)кная диафpIIÃI3i3 16 и закрепленная на псре131ен!с!10!не мся контролируемом объекте диафрагма !7 илн

С11стсма диафрагм )н!кала), зя которыми ус I с»1313:1 н13310 rс51 фо(он рис х(н!1ки 18 и 19.

В электронную схему устройства помимо генераторов 11 II 12 13 0+5IT c lpciireль 20 частот обои i генераторов, на выходе которого выделяется разностная частота, фазоизмсритсльш.1й блок 21, на который подается разностная частота от смесителя 20 частот и сигнал фотоприемника 18, делитель 22 опорной частоты, на который подается сигнал от генератора !1, измерительная схема 28, прсобразун1щая фазовый сдвиг A() между измерительным си!.налом 24, !3озникаюн(им на выходе фотоприемнш(а 19, и сигналом 25, поступаю1цим с выхода делителя опорной частоты, Iloсредством заполнения временного интервала, соответствующего фазовому сдвигу 5!р, CIIIIIBлами 26 генератора !1 в число импульсов 27 этой частоты. Генераторы 11 и 12 посредством ньсзо -,.Iс!(Трн lеских из Iv IBTeëeÉ 7 и 8 1303(A ж, !е!1() 1 В с1Ку CTIIс(ССК11Х МОд) Ляторсl. 5 И 6 ОСГ 3

lI(ll(. гармонические ультразвуковые волны соответственно с частотами fl и )2. При прохождении светового потока 4 через акустооптичсские модуляторы 5 н 6 возникает дифракция светового потока. Результатом днфракции светового потока является образование в ф01(ал ьной il loci(ocTII ooъектива 18 «1есколькнх точечных источников, представляющих собой изобра)кения щелсвой диафрагмы 2, но и i cIOIIIIIx различные частоты. Эти источники

;1 фокальной плоскостью обьектива 18 интерфсрируют, образуя на экране !с! картину в

1;11дс нснрсрывно псремс(накнцнхся ннтерфср(.I»!»nI11II I. полос-растра 15. Скорость движения полос (скорость развертки) ряи(3

45 где à — оптическое увеличение;

С„„ — скорость ультразвуковой волны в модуляторах f=fI — f2 — разностная частота.

Вследствие воздействия оптической развертки на фотоприемники 18 и 19 «В их выходе появляются синусоидальные сип!алы, частота которых равна Л!. При перемещении диафрагмы 17 с установленным за ней фотоприемником 19 разность фаз сигналов, снимаемых с фотоприемников 18 и 19, изме!Гнется прямо пропорционально величине псремсщения. Всякий раз, когда перемещение составляет величину шага полос-растра 15, разность фаз изменяется на 360 .

TBK как скорость развертки зависит 0Т 13стот генераторов 11 и 12 и пропорциональн". разностной частоте, то в ошгсываемом устройстве применена система фазовой автонодстройки частоты генератора 12 но частоте BòBлонного генератора 11, вследствие чего на измерительную схему 28 подаются I(orepell rill>lc частоты 5f, )1 и fq, т. е. частоты, отношения которых выра)каются рацнональнымн числами, Дл51 обсспс !ения когсрентности i I(333!II» l;1стот в фазоизмеритсльном блоке 21 сраишвастся сигнал разностной частоты, полученной от смесителя, с сигналом на выходе делителя 22, а напряжением, получсш(ым ll(1 выходе блока 21, управляется l eilcpBTop 12 таким образом, что поддерживается сторого постоянная разность частот fl и f2, равная частоте сиг;1ала, снимаемого с делителя 22. Сраи1енис в блокс 21 фазы сигнала, снимаемогÎ с фотоприемника 18, с фаз05! сиГнсlлов, сгlихlас мых со сместителя 20 и делителя 22, позволяет выявить и компенсировать уход фазы разьсртки, обусловленный различными дестабилизирующими факторами. Так как фаза сигнала 25 остается неизменной, то величина фазового сдвига Л(р сигнала 24 относительно сигнала 25 однозначно определяет величину Ileрсмсщсния диафрагмы 17 в интервале шаг;! р I1cTp3 15, Я число периодов Л ОпорноГО сиГИЯ;1;1 26 генератора 11, 33110111511011IIIx временной шпсрвял между cигналами 24 и 25, опрсдсл5!ет 13 дискретно!3! виде 13еличину Л():.

Предмет нзоорстени я

Устройство для выполнения оптической пространственно-временной развертки нри измерении расстояния между объектами, содержащее осветитель, создающий параллельный световой поток, два акустооптических модулятора, в которых распространяются бсгущне ультразвуковые волны, двя генератора электрических колебаний, возбуждающие ультразвуковые волны в моду IIITGpBx, и оптическую систему визуализации ультразвуковых волн, ОГЛис(а(ОЩЕЕСЯ тЕМ, ЧтО, С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ точности и стабильности измерения, оно снабжено двумя щслевыми диафраГмами, каждая из которых установлена на соответству!Ощем об ьсктс, фотоэлектрис(секи)(и приемниками, p3спОлo»(eн1lыми за д113(gpЯГмами, смеситс305350

C.îñòÿtçèTñëü Л. Кениг

Редактор О. Юркова

Корректоры: М. Коробова и А. Абрамова

Тскрсд Л. В. Куклина

Заказ !917!1О Изд. ¹ 807 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Сопстс Министров СССР

Москва, К-3;), Раугиская II36., д. 4, 5

Тиио1рафин, ир. Сапунова, 2 лем частот, злектрически связанным с обоими генераторами, делителем частоты одного пз генераторов и управляющим частотой второго генератора фазоизмерительным блоком, вы од которого злсктрическп связан со вторым ге11ератором,;1 вкод — с выкодом делителя частоты и фотоэлеl три11ссеиз1 приемником, располоисенным за псподвижно11 диафрагмой.