close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY2906

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 2906
(13)
C1
6
(51) G 02B 27/42
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
МИКРОЛИНЗОВАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ РЕШЕТКА
(21) Номер заявки: 960498
(22) 1996.10.10
(46) 1999.09.30
(71) Заявитель: Институт электроники Академии
наук Беларуси (BY)
(72) Автор: Ильин В.Н. (BY)
(73) Патентообладатель: Институт
электроники
Академии наук Беларуси (BY)
BY 2906 C1
(57)
Микролинзовая измерительная решетка, выполненная в виде гибкой ленты, состоящей из цилиндрических светопроводящих элементов, контактирующих друг с другом цилиндрическими поверхностями и скрепленных полосками из гибкого материала, при этом на указанные элементы нанесено отражающее
покрытие, отличающаяся тем, что в элементах вдоль образующей выполнены сквозные каналы, заполненные электропроводящим материалом.
(56)
1. Преснухин Л.Н., Шангин В.Ф., Шаталов Ю.А. Муаровые растровые датчики положения и их применение. - М.: Машиностроение, 1969. - С. 5-7.
2. А.с. СССР 1610253, МПК6 G01В 11/00, 1990 (прототип).
3. Садов B. C., Шестаков К. М., Романов А. В. Линейный бесконтактный двигатель постоянного тока с
ферромагнитным якорем / Электронная техника, Сер.7. ТОПО. Вып. 6(133), 1985. - С. 66, 67.
Изобретение относится к оптике и контрольно-измерительной технике, в частности к растрам, решеткам,
дифракционным решеткам, применяемым в качестве мер для воспроизведения единиц измерения, их кратных и дробных значений.
BY 2906 C1
Известна измерительная дифракционная решетка [1], представляющая собой совокупность параллельных
непрозрачных штрихов, нанесенных на поверхность прозрачного материала с шагом, сравнимым с длиной
волны света. Частота изменения пропускания дифракционной решетки зависит от шага решетки и используемых спектральных порядков и может быть получена в (2...16) раз больше, чем частота решетки.
Дифракционная решетка не обеспечивает требуемой точности измерения перемещений из-за наличия погрешностей шага решетки, искажающих волновой фронт. Кроме того, дополнительные погрешности возникают при угловых перекосах решетки в процессе движения (погрешность Аббе).
Наиболее близким техническим решением является растровая решетка [2], выполненная в виде гибкой
ленты, состоящей из одинаковых цилиндрических светопроводящих элементов (цилиндрических микролинз), контактирующих друг с другом цилиндрическими поверхностями и скрепленных полосками из гибкого материала.
Данная растровая решетка также не обеспечивает высокой точности измерения из-за того, что в измерительных машинах с растровыми преобразователями линейных перемещений имеет место некомпенсируемая
ошибка Аббе, возникающая при несовпадении линии измерения, проходящей через растр, с линией , совпадающей с направлением движения объекта.
Эта ошибка зависит от расстояния Н между этими линиями:
∆S = HsinQ,
где Q - угол наклона измеряемого объекта из-за непрямолинейности направляющих, по которым он перемещается.
Техническая задача, которую позволяет решать предлагаемое изобретение, - повышение точности измерения за счет исключения ошибки Аббе с одновременным расширением функциональных возможностей решетки за счет обеспечения возможности работы в отраженных пучках и в качестве подвижной части (якоря)
линейного электродвигателя.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в известной микролинзовой измерительной решетке, выполненной в виде гибкой ленты, состоящей из цилиндрических светопроводящих элементов, контактирующих друг с другом цилиндрическими поверхностями и скрепленных полосками из гибкого
материала, при этом на указанные элементы нанесено отражающее покрытие, дополнительно в элементах
вдоль образующей выполнены сквозные каналы, заполненные электропроводящим материалом.
Выполнение решетки из светопроводящих цилиндрических элементов со сквозными каналами (капилляров) позволяет ввести в них электропроводящий материал, например медный проводник, что придает ей новые свойства: по проводнику может быть пропущен электрический ток, который, взаимодействуя, например,
с полем постоянного магнита, вызовет линейное перемещение микролинзовой измерительной решетки. В
этом случае решетка выполняет две функции: измерительную и движительную, а направление движения и
линия измерения сливаются в одну линию, что приводит к исключению погрешности Аббе.
Следовательно, предложенная решетка может использоваться как измерительный элемент для построения преобразователей перемещения, работающих в отраженном свете и одновременно как подвижный элемент линейного двигателя, перемещающий сам себя, что является расширением функциональных
возможностей.
Сущность изобретения поясняется фигурой, где изображена микролинзовая измерительная решетка: а) с
электропроводящей обмоткой; б) в составе первичного преобразователя перемещений; на фигуре обозначено: 1 - измерительная решетка из капилляров, 2 - электропроводящий материал (медный провод ), 3 - отражающее покрытие (ОП), 4 - магнит, 5 - лазер, 6 - светоделитель, 7 - двухщелевая диафрагма, 8 и 9- первый и
второй фотоприемники; S - лазерный пучок, S1 и S2 - коллимированые пучки после светоделителя, пересекающиеся под углом α, ε - цена интерференционных полос, I0 - интерференционные полосы в плоскости считывания, Iп - направление электрического тока в проводнике.
Микролинзовая измерительная решетка 1 набрана из светопроводящих элементов - капилляров, скрепленных с каркасом (на фигуре не показан) и друг с другом цилиндрическими поверхностями. В каналы капилляров введен электропроводящий материал 2, а на одной из сторон решетки 1 на всю ее длину выполнено
отражающее покрытие 3 в виде дорожки шириной, равной ширине рабочей поверхности решетки. В случае
работы решетки с отраженными пучками освещающие пучки направляют на отражающее покрытие 3. При
пропускании тока через электропроводящий материал 2 образуется магнитное поле, которое взаимодействует с полем постоянного магнита 4, что приводит к линейному перемещению решетки 1 [3], связанной с объектом (на фигуре не показан), перемещение которого измеряется.
В предложенном техническом решении схема освещения и фотоприемники располагают с одной стороны
решетки. Схема освещения включает в себя лазер 5, последовательно за которым размещен светоделитель 6.
В конусе интерферирующих пучков S1 и S2 размещена двухщелевая диафрагма 7, центры щелей которой
смещены друг относительно друга приблизительно на 0,5 диаметра капилляра. Ширина щелей не превышает
2
BY 2906 C1
диаметра одного элемента. В этом случае в плоскости изображения, где размещены фотоприемники 8 и 9 ,
формируются две независимые интерференционные картины от двух соседних капилляров.
Линейные измерения с помощью предложенной решетки осуществляют следующим образом. Решетка 1
устанавливается на подвижной каретке (на фигуре не показано) измерительной машины и освещается двумя
сходящимися пучками S1 и S2, сформированных осветительной системой, включающей: лазер 5, светоделитель 6 и двухщелевую диафрагму 7. Пучки взаимодействуют друг с другом в плоскости решетки с образованием интерференционных полос с пространственным шагом
ε = λ/2sin(α/2),
где λ - длина волны излучения, α - угол между сходящимися пучками.
Так как в данном исполнении решетка эквивалентна коллективу периодически расположенных цилиндрических зеркал, то в плоскости анализа, где размещены фотоприемники 8 и 9, формируется увеличенное
изображение интерференционных полос с шагом
Н = βε,
где β - коэффициент увеличения цилиндрического зеркала.
По электропроводящему материалу 2 пропускается электрический ток Iп, который, взаимодействуя с полем постоянного магнита, приводит в движение решетку 1. При ее движении в направлении V происходит
смещение интерференционных полос относительно неподвижных фотоприемников 8 и 9 и их фотоэлектрический счет. Обработка фотоэлектрических токов может осуществляться хорошо известными средствами.
Величина перемещения как и в обычном интерферометре будет равна произведению цены полосы (в нашем
случае ε) на число N зарегистрированных полос.
Для построения микролинзового измерительного растра использовались капиллярные световоды с внешним диаметром D = 730 [мкм] и внутренним диаметром d = 500 [мкм] с предварительно нанесенным на одну
сторону зеркальным покрытием (Аl). После этого световоды укладывались на каркас и скреплялись с ним с
помощью клея (компауд кремнийорганический КЛТ-30). Затем медным проводом диаметром dп= 0,3 [мм]
выполнялась электрообмотка по вышеуказанной схеме, в которую подавался широтно-модулированный ток
напряжением 30 В. Растр монтировался на подвижной однокоординатной каретке, имеющей аэростатическую подвеску, и контроль величины перемещения по линейному интерферометру [3]. В качестве источника
света применялся малогабаритный лазер ЛГН-207А, коллиматор с коэффициентом увеличения 5х. При перемещении каретки одновременно велся счет импульсов N1 с интерферометра (дискретность отсчета λ/8 ) и
импульсов N2 с преобразователя на предложенной решетке. По достижении N1 = 10 перемещение прекращалось, фиксировалось N2 и вычислялось действительное значение εд. Макетирование показало эффективность
предложенной решетки, ее конкурентоспособность с известными растрами, решетками и интерферометрами.
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
130 Кб
Теги
by2906, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа