Растровая решетка

 

Использование: растры, решетки, дифракционные решетки, применяемые в качестве мер для воспроизведения единиц измерения, их кратных и дробных значений. Сущность изобретения: в растровой решетке , содержащей подложку в виде гибкой ленты с периодической структурой, выполненной в виде одинаковых цилиндрических светопроводящих элементов, приставленных друг к другу цилиндрическими поверхностями без зазора и закрепленных на гибкой ленте, дополнительно на одной из сторон на всей длине решетки нанесено отражающее покрытие в виде узкой полосы, ширина которой не превышает половины рабочей поверхности решетки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)s G 02 В 5/18

ГОсУДАРсТВеннОе ПАтентнОе

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) РАСТРОВАЯ РЕШЕТКА (21) 4938179/10 (22) 20.05,91 (46) 30.04.93. Бюл. М 16 (71) Институт электроники АН БССР (72) В.Н.Ильин (56) Мироненко А.В, Фотоэлектрические измерительные системы, М,: "Энергия", 1967, с,8 — 11.

Преснухин Л.Н., Шангин B.Ô., Шаталов

Ю.А. Муаровые;растровые датчики положения и их применение. М„™Машиностроение", 1969, с.5-7.

Авторское свидетельство СССР

К 1610253, кл. G 01 В 11/00, 1990.

Изобретение относится к оптике и контрольно-измерительной технике, в частно- . сти к растрам, решеткам, дифракционным решеткам, применяемым в качестве мер для воспроизведения единиц измерения, их кратных и дробных значений.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей растровой решетки за счет обеспечения возможности работы как в проходящих, так и в отраженных пучках, На чертеже изображена растровая решетка со схемами освещения и фотоприема, где обозначено: 1 — растровая решетка; 2— оптическое волокно (ОВ) или одножильный световод (ОЖС), 3 — каркас. 4 — отражающее покрытие (ОП), 5 — лазер. 6 — коллимэтор, 7-светоделитель, 8-двухщелевая диафрагма, 9 и 10 — первый и второй фотоприемники.. Ж 1812540 А1 (57) Использование: растры, решетки, дифракционные решетки, применяемые в качестве мер для воспроизведения единиц измерения, их кратных и дробных значений, Сущность изобретения: в растровой решетке, содержащей подложку в виде гибкой ленты с периодической структурой, выполненной в виде одинаковых цилиндрических светопроводящих элементов, приставленных друг к другу цилиндрическими поверхностями без зазора и закрепленных на гибкой ленте, дополнительно на одной из сторон на всей длине решетки нанесено отражающее покрытие в виде узкЬй полосы, ширина которой не превышает половины рабочей поверхности решетки, 1 ил.

Растровая решетка 1 набрана из светопроводящих элементов 2 (ОВ или ОЖС), скрепленных с каркасом 3 и друг с другом цилиндрическими поверхностями, На одной из сторон решетки 1 на всю ее длину выполнено отражающее покрытие 4 в вид узкой дорожки шириной не более половины рабочей ширины решетки. В случае работы решетки с отраженными пучками освещающие пучки направляют на отража- (Л ющее покрытие 4, а в случае работы на про- ф свет — мимо него, В последнем случае С) устройство не отличается от прототипа.

В предложенном техническом решении схему освещения и фотоприемники рвсполагают с одной стороны растра. Схема освеЬ щения включает в себя лазер 5, последовательно за которым размещены коллиматор 6 и светоделитель 7. В конусе интерферирующих пучков S1 и S2 размещена двухщелевая диафрагма 8, центры щелей

1812540,которой смещены друг относительно друга приблизительно на 0,5 диаметра ОВ. Ширина щелей не превышает диаметра одного элемента. В этом случае в плоскости изображения, где размещены фотоприемники 9 и 5

10, формируются две независимые интерференционные картины от двух соседних

OB.

Линейные измерения с помощью предложенной растровой решетки осуществля- 10 ют следующим образом. Решетка 1 устанавливается на подвижной каретке (не показана) измерительной машины и освещается двумя сходящимися пучками S1 и

$2, сформированными осветительной сис- 15 темой, включающей лазер 5, коллиматор 6, светоделитель 7 и двухщелевую диафрагму

8. Пучки взаимодействуют друг с другом в плоскости решетки с образованием интерференционных полос с пространственным 20 шагом

r, = il/2 sin (а/2), где Л вЂ” длина волны излучения, a — угол 25 между сходящимися пучками, Так как в данном исполнении решетка эквивалентна коллективу периодически расположенных цилиндрических зеркал, то 8 плоскости анализа, где размещены фото- 30 приемники 9 и 10, формируется увеличенное изображение интерференционных полос с шагом

Н= Pr., где P — коэффициент увеличения цилиндри- 35 ческого зеркала.

При движении решетки 1 в направлении

v происходит смещение интерференционных полос относительно неподвижных фотоприемников 9 и 10 и их фотоэлектрический счет, 40

Обработка фотоэлектрических токов может осуществляться хорошо известными средствами. Величина перемещения,как и и обычном интерферометре., будет равна произведению цены полосы (в нашем случае E) 45 на число N зарегистрированных полос, В лабораторных условиях для построения растровой решетки использовались одножильные световоды диаметром d - 730

«км с предварительно нанесенным на одну 50 сторону зеркальным покрытием (А!). После этого световоды укладывались на каркас и скреплялись с ним с помощью клея (компаунд кремнийорганический КЛТ-ЗО, обеспечивающий наряду с механической прочностью так же гибкость конструкции).

Решетка монтировалась на подвижной однокоординатной каретке, имеющей аэростатическую подвеску и привод от линейного асинхронного двигателя с контролем перемещения по линейному интерферометру (4), В качестве источника света применяется малогабаритный лазер ЛГН207А, коллиматор с коэффициентом увеличения 5Х, Теоретическая цена а интерференционной полосы, рассчитанная по (1), составила величину 1,9916763 мкм, При перемещении каретки одновременно велся счет импульсов N1 с интерферометра (дискретность отсчета il /8) и импульсов N2 с преобразователя на предложенной растровой решетке. По достижении N1 = 10 перемещение прекращалось, фиксировалось N2 и вычислялось действительное значение е, Многократно повторенные измерения дали результат 1,99239 мкм.

Расхождение eq с теоретическим значением ет связано с точностью выставления угла а между интерферирующими пучками и является юстировочной величиной, Макетирование показало эффективность предложенной решетки, ее конкурентоспособность с интерферометрами.

Изобретение может найти широкое применение в машиностроении для измерения больших (единицы метров) перемещений как линейных, так и криволинейных траекторий, Зкономический эффект может составить несколько десятков тысяч рублей за счет модернизации имеющихся растровых преобразователей, расширения их функциональных возможностей, Формула изобретения

Растровая решетка, содержащая подложку в виде гибкой ленты с периодической структурой, выполненной в виде одинаковых цилиндрических светопроводящих элементов, приставленных друг к другу цилиндрическими поверхностями без зазора и закрепленных на гибкой ленте, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, дополнительно на одной из сторон на всей длине решетки нанесено отражающее покрытие в виде узкой полосы, ширина которой не превышает половины рабочей поверхности решетки, 1812540

А-А

Составитель В.Ильин

Техред М,Моргентал Корректор M.Màêñèìèøèíåö

Редактор Г.Бельская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1575 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям.и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, 4/5