[go: up one dir, main page]

SU1610252A1 - Method of measuring spatial displacements of object - Google Patents

Method of measuring spatial displacements of object Download PDF

Info

Publication number
SU1610252A1
SU1610252A1 SU884617874A SU4617874A SU1610252A1 SU 1610252 A1 SU1610252 A1 SU 1610252A1 SU 884617874 A SU884617874 A SU 884617874A SU 4617874 A SU4617874 A SU 4617874A SU 1610252 A1 SU1610252 A1 SU 1610252A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
measuring
periodic structure
radiation
measurement
flux
Prior art date
Application number
SU884617874A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Ильич Телешевский
Николай Александрович Яковлев
Сергей Александрович Игнатов
Original Assignee
Московский станкоинструментальный институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский станкоинструментальный институт filed Critical Московский станкоинструментальный институт
Priority to SU884617874A priority Critical patent/SU1610252A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1610252A1 publication Critical patent/SU1610252A1/en

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  контрол  точности перемещений объектов. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений за счет устранени  вли ни  точности выставлени  луча по линии измерени  на погрешность. Дл  этого когерентное излучение раздел ют на два потока - опорный и измерительный и перед отражением от объекта из измерительного потока формируют три пучка, освещают потоками периодическую структуру, движущуюс  в двух взаимно перпендикул рных плоскост х, получают из дифрагировавшего излучени  интерференционную картину, преобразуют ее в электрический сигнал и по его параметрам определ ют перемещение объекта. 2 ил.The invention relates to a measurement technique and can be used to control the accuracy of movement of objects. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy by eliminating the influence of the accuracy of the beam on the measurement line on the error. For this, coherent radiation is divided into two streams — the reference and measurement, and before reflection from the object from the measurement flux, three beams are formed, the periodic structure is illuminated by the flows, moving in two mutually perpendicular planes, the interference pattern is obtained from the diffracted radiation, converted into electrical the signal and its parameters determine the movement of the object. 2 Il.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к лазерной интерферометрии , и может быть использовано дл  контрол  точности линейных перемещений объектов, например рабочих органов станков и измерительных приборов.The invention relates to a measurement technique, in particular, to laser interferometry, and can be used to control the accuracy of linear displacements of objects, for example, the working bodies of machine tools and measuring instruments.

Цель изобретени  - повышение точности измерений за счет устранени  вли ни  точности выставлени  луча по линии измерени  на погрешность.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy by eliminating the influence of the accuracy of beam positioning along the measurement line on the error.

На фиг.1 представлена схема распространени  пучков излучени ; на фиг.2 - схема устройства дл  осуществлени  предлагаемого способа измерени  пространственных перемещений объекта.Figure 1 shows the beam propagation scheme; Fig. 2 is a diagram of an apparatus for implementing the proposed method for measuring the spatial movements of an object.

Устройство содержит периодическую структуру 1, созданную излучател ми 2 и 3, фотопреобразователи 4-6, лазер 7, коллиматор 8, светоделитель 9, формирователь 10 трех пучков, отражатели 11 и 12. двойной оптический клин 13, диафрагму 14. элект (ЛThe device contains a periodic structure 1, created by radiators 2 and 3, photovoltaic cells 4-6, laser 7, collimator 8, beam splitter 9, shaper 10 three beams, reflectors 11 and 12. double optical wedge 13, diaphragm 14. elect (L

сwith

ронные генераторы 15 и 16, светомодул тор 17, оптическую систему 18, узкополостные усилители 19-21, фазометрические блоки 22-24. Позицией 25 обозначен объект, перемещение которого измер ют.Ron oscillators 15 and 16, light-modulator 17, optical system 18, narrow-band amplifiers 19-21, phase-measuring blocks 22-24. Reference numeral 25 denotes an object whose displacement is measured.

Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.

Излучение лазера 7 через коллиматор 8 направл ют на светоделитель 9 интерферометра Майкельсона, где оно делитс  на два световых пучка ЕЙ и ЕО измерительного и опорного каналов. Излучение ЕЙ измерительного канала проходит через формирователь 10, где раздел етс  на три световых потока Е1, Е2, ЕЗ, которые направл ютс  на измерительный уголковый отражатель 11, установленный на объекте 25. Отраженные от измерительного 11 и опорного 12 уголковых отражателей световые излучени  ЕЙ и ЕО пространственно совмещаютс  на светоделителе 9 под углом а.The radiation of the laser 7 through the collimator 8 is directed to the beam splitter 9 of the Michelson interferometer, where it is divided into two light beams of the EI and EO measuring and reference channels. The EI radiation of the measuring channel passes through the imaging unit 10, where it is divided into three luminous fluxes E1, E2, E3, which are directed to the measuring corner reflector 11 mounted on the object 25. Reflected from the measuring 11 and reference 12 corner reflectors the light emitted by EI and EO spatially aligned on the beam splitter 9 at an angle a.

о оoh oh

1ГО СП1GO SP

юYu

задаваемым двойным оптическим клином 13 опорной световой волне, и направл ютс  через ограничительную диафрагму 14 на светомодул тор 17, в котором излучател ми 2 и 3 создаетс  движуща с  периодическа  структура 1 в виде двух ультразвуковых волн, движущихс  взаимно перпендикул рно . Один из этих потоков (Е1) образует с двум  другими (Е2 и ЕЗ) в двух взаимно перпендикул рных плоскост х равные углы « ,обеспечивающие пространственное совмещение дифракционных пор дков выходных спектров Е1, Е2 и. Е1, ЕЗ, алгебраическа  разность частот которых пропорциональна частоте возбуждени  периодической структуры по ос м X и Y соответственно . В данной схеме коэффициент пропорциональности выбран равным 1. Интерферирующие пор дки дифракционных спектров ЕЗ(0),Е1(-1)иЕ2{0),Е1(+1)направ- л ют на фотопреобразователи 4 и 5, которые выдел ют электрические измерительные сигналы U3 и U2. Излучение ЕО опорного канала направл ют на периодическую структуру Т под углом а к излучению измерительного канала в одной из этих плоскостей, а интерферирующие пор дки дифракционных спектров опорного и измерительного каналов Е0(0) и Е 1(-1) направл ют на фотопреобразователь 6, который выдел ет электрический измерительный сигнал U1.defined by the dual optical wedge 13 of the reference light wave, and directed through the restrictive stop 14 to the light modulator 17, in which radiators 2 and 3 create a moving structure with periodic structure 1 in the form of two ultrasonic waves moving mutually perpendicular. One of these streams (Е1) forms with two other (Е2 and ЕЗ) equal angles in two mutually perpendicular planes, providing spatial alignment of the diffraction orders of the output spectra of Е1, Е2 and. E1, E3, the algebraic difference of the frequencies of which is proportional to the frequency of excitation of the periodic structure in axes X and Y, respectively. In this scheme, the proportionality coefficient is equal to 1. The interfering orders of the diffraction spectra of E3 (0), E1 (-1) and E2 {0), E1 (+1) are directed to the photoconverters 4 and 5, which separate the electrical measuring signals U3 and U2. The EO radiation of the reference channel is directed to a periodic structure T at an angle a to the radiation of the measuring channel in one of these planes, and the interfering orders of the diffraction spectra of the reference and measuring channels E0 (0) and E 1 (-1) are directed to a phototransducer 6, which separates the electrical measuring signal U1.

Сигналы из, U2, U1 через узкополосные усилители 19-21, настроенные на частоты fi - fa подаютс  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 возбуждени  периодической структуры 1 в направлени х Y и X соответственно . В качестве опорного сигнала на второй вход фазометрического блока 24 подаетс -сигнал U2.The signals from, U2, U1, through narrowband amplifiers 19-21, tuned to fi-fa frequencies, are fed to the inputs of the phase-measuring blocks 22-24. The second inputs of blocks 22 and 23 receive signals from electronic generators 15 and 16 as reference signals, setting the excitation frequency of periodic structure 1 in directions Y and X, respectively. As a reference signal to the second input of the phase meter unit 24, the signal U2 is supplied.

В результате интерференции (оптического гетеродинировани ) разночастотных световых волн на выходах соответствующих фотоприемников по вл ютс  электрические сигналы, изменение фазы которых пропорционально изменению определенной изAs a result of the interference (optical heterodyning) of different-frequency light waves, electrical signals appear at the outputs of the corresponding photodetectors, the phase change of which is proportional to the change in a certain

координат Z,X, Y, Дл  измерени  координаты можно измер ть фазу электрического сигнала U1, использу  в качестве опорного сигнала U2. Изменение фазы сигнала U1Z, X, Y coordinates. To measure the coordinate, the phase of the electrical signal U1 can be measured using the reference signal U2. U1 signal phase change

умножают на величину Я/лги получают соответствующее изменение координаты Д2, Изменение фазы сигналов U2 и U3 измер ют относительно электрических сигналов электронных генераторов с частотами f2 и f i,multiplied by the value of I / lg get the corresponding change in the coordinate D2, the phase Change of the signals U2 and U3 is measured relative to the electrical signals of electronic generators with frequencies f2 and f i,

умножают это изменение соответственно на величину Лх/2  и Лу/2 л:, где Лх и Лу - длинь акустических волн по направлени м X и Y , и определ ют перемещени  по координатам X и Y. Таким образом, можноmultiply this change, respectively, by the value of Lx / 2 and Lu / 2 l :, where Lx and Lu are the length of the acoustic waves in the X and Y directions, and the movements along the X and Y coordinates are determined. Thus,

производить независимые измерени  перемещений объекта в пространстве по трем ос м X, Y, Z.make independent measurements of the movement of an object in space along the three axes X, Y, Z.

Claims (1)

. Формула изобретени . Invention Formula Способ измерени  пространственныхA method for measuring spatial перемещений объекта, заключающийс  в том, что когерентное излучение раздел ют на измерительный и опорный потоки, после отражени  измерительного потока от объекта создают в прозрачной среде периодическую структуру, движущуюс  в двух взаимно перпендикул рных плоскост х, освещают среду потоками излучени  под углом, выбираемым из услови  многопор дковой дифракции от каждого потока излучени ,the object's movements, namely, that coherent radiation is divided into measuring and reference flows, after reflecting the measuring flux from the object, create in a transparent medium a periodic structure moving in two mutually perpendicular planes, illuminate the medium with radiation fluxes at an angle chosen from the condition multipole diffraction from each radiation flux, преобразуют интерферирующие пор дки дифрагированных потоков в электрический сигнал и по его параметрам определ ют перемещение объекта, о т л и чающийс  тем, что, с целью повышени  точности, перед освещением объекта формируют из измерительного потока три световых пучка, ориентированные так, что один из пучков образует с двум  другими в двух взаимно перпендикул рных плоскост х равныеуглы,convert the interfering orders of the diffracted streams into an electrical signal and determine by its parameters the movement of the object, about which, in order to improve accuracy, three light beams are formed from the measuring flux, so that one of the beams forms equal angles with two others in two mutually perpendicular planes, величина которых обеспечивает пространственное совмещение пор дков дифракции этих пучков на периодической структуре так, что алгебраическа  разность-частот, совмещенных в одном из направлений движени the magnitude of which ensures the spatial alignment of the diffraction orders of these beams on the periodic structure, so that the algebraic difference of frequencies combined in one of the directions of motion периодической структуры, пропорциональна частоте возбуждени  периодической структуры в этом направлении.periodic structure, proportional to the frequency of excitation of the periodic structure in this direction. /. №/. No UT,f2UT, f2 ,/;, /; У,/2W, 2 Фиг. 2FIG. 2 Фиг. JFIG. J jj
SU884617874A 1988-12-12 1988-12-12 Method of measuring spatial displacements of object SU1610252A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884617874A SU1610252A1 (en) 1988-12-12 1988-12-12 Method of measuring spatial displacements of object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884617874A SU1610252A1 (en) 1988-12-12 1988-12-12 Method of measuring spatial displacements of object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1610252A1 true SU1610252A1 (en) 1990-11-30

Family

ID=21414109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU884617874A SU1610252A1 (en) 1988-12-12 1988-12-12 Method of measuring spatial displacements of object

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1610252A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2157964C1 (en) * 1999-08-03 2000-10-20 Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" Method for measuring three-dimensional position of object border

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Автррское свидетельство СССР N5 , кл. G 01 В 11 /00, 1977. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2157964C1 (en) * 1999-08-03 2000-10-20 Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" Method for measuring three-dimensional position of object border

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113759383B (en) Multi-frequency mixed heterodyne laser tracker system based on single light source
US20210262834A1 (en) Five-degree-of-freedom heterodyne grating interferometry system
CN106289068A (en) A kind of two degrees of freedom heterodyne grating interferometer displacement measurement method
CN110285761A (en) A Compact Diffraction Grating Three-Dimensional Displacement Measuring Device
US4436424A (en) Interferometer using transverse deviation of test beam
JPS58191907A (en) Method for measuring extent of movement
US5050993A (en) Diffraction encoded position measuring apparatus
SU1610252A1 (en) Method of measuring spatial displacements of object
CN107421464B (en) High-precision interferometric dual-phase grating displacement sensor for surface topography measurement
Dobosz Application of a divergent laser beam in a grating interferometer for high-resolution displacement measurements
US3756722A (en) Interferometric measuring system
CN1048333C (en) Optical subdivision interference method for measuring displacement
SU1765691A1 (en) Method of measuring object displacement 9237, ,1167 vehicle heel pickup
RU2069839C1 (en) Device determining lateral displacements
RU2175753C1 (en) Method of determination of deviation from linearity
Dobosz High-resolution laser transducer of linear displacements
RU2774154C1 (en) Interferometer for measuring linear displacements
JP2517929Y2 (en) Separate laser interferometer
SU1364866A1 (en) Interference device for measuring angular displacements
SU1562686A1 (en) Device for measuring linear displacements
RU2152588C1 (en) Method measuring optical thickness of plane-parallel clear objects
SU756194A1 (en) Device for measuring object motion parameters
SU1730531A1 (en) Two-axis displacement meter
SU1185073A1 (en) Arrangement for measuring linear and angular movements of an object
SU765666A1 (en) Device for measuring phase-frequency characteristics of mechanical oscillations