Пристрій для контролю відхилень від прямолінійності прецизійних лінійних напрямних

Корисна модель відноситься до вимірювальної техніки, а саме до вимірювань відхилень від прямолінійності, зокрема, до вимірювання кутових мікропереміщень прецизійних лінійних направляючих з п'єзоелектричним двигуном. Відомий пристрій для вимірювання відхилень від прямолінійності [Патент РФ №2075884, G01B11/24, Пристрій для вимірювання відхилень від прямолінійності, опублікований 20.03.1998р.], суть якого полягає в тому, що пристрій для вимірювання відхилень від прямолінійності містить послідовно розміщені і нерухомо встановлені джерело випромінювання, коліматор та кутовий відзеркалювач, призначений для скріплення з об'єктом, що контролюється, світлоподільний блок, встановлений в ході випромінювання, відбитого від кутового відзеркалювача, позиційно-чутливий фотоприймач та реєструючий блок, між світлоподільним блоком і кутовим відзеркалювачем з можливістю переміщатися відносно оптичної осі розміщений блок, виконаний, наприклад, у вигляді пентапризми з кришкою, зв'язаний з слідкуючими приводами з підсилювачами, входи яких зв'язані з виходом фотоприймача та перетворювачами переміщень, виходи яких зв'язані з входом реєструючого блоку. Недоліком відомого пристрою для вимірювання відхилень від прямолінійності слід вважати неможливість проводити безперервні вимірювання в процесі руху. Відомий пристрій для вимірювання відхилень від прямолінійності, [Патент РФ №96103210, G01B11/26, Пристрій для вимірювання відхилень від прямолінійності, опублікований 20.04.1998р.], суть якого полягає в тому, що пристрій містить джерело монохроматичного випромінювання і оптично зв'язані з ним кутовий відзеркалювач, встановлений на каретці, акустооптичний модулятор з оптичними та електричними виходами, коліматор, фотоприймач з електричним виходом, між виходом фотоприймача та електричним входом акустооптичного модулятора послідовно ввімкнені система фазової автопідстройки та лінія затримки зі змінними значеннями затримки. Недоліком відомого пристрою для вимірювання відхилень від прямолінійності слід вважати невисоку точність та неможливість проводити накопичення інформації. Найбільш близький до запропонованого пристрою за сукупністю ознак є відомий пристрій контролю прямолінійності ходу лінійних направляючих за допомогою автоколімаційної зорової труби та дзеркала, [Пристрій контролю прямолінійності ходу лінійних направляючих за допомогою автоколімаційної зорової труби та дзеркала, Контроль оптико-механических приборов: Учеб. Пособие для средних ПТУ / Фатыхова Р.К., Фатыхов Р.Ф., Кравцов Э.А. - М.: Машиностроение, 1988. - с.142], суть якого полягає в тому, що пристрій містить формувач світлового потоку, плоскопаралельне дзеркало, закріплене на деталі направляючої, яка здійснює переміщення та автоколімаційну зорову трубу, встановлену перпендикулярно відбиваючій площині дзеркала. Недоліками такого пристрою є невисока точність та неможливість проводити безперервні вимірювання кутових переміщень направляючих з п'єзоелектричним двигуном. В основу корисної моделі поставлено задачу створення пристрою для контролю відхилень від прямолінійності прецизійних лінійних направляючих з п'єзоелектричним двигуном, а також проводити безперервні вимірювання кутових мікропереміщень Pitch та Yaw (кутів розвороту направляючої) [Defintion of Axes and Angles. Physik Instrumente (PI), Germany 1998. - p.7.5-7.6.] безпосередньо в процесі роботи лінійної прецизійної направляючої. Так, Pitch (qу) - кут розвороту направляючої при переміщенні вздовж вісі X навколо координати Y, кут Yaw (qz) - кут розвороту направляючої при переміщенні координати X навколо координати Z. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для контролю відхилень від прямолінійності прецизійних лінійних направляючих містить освітлювальну систему, плоскопаралельне дзеркало, закріплене на рухливому столику направляючої, який здійснює переміщення та автоколімаційну зорову трубу, встановлену перпендикулярно відбиваючій площині дзеркала, новим є те, що до складу лінійної направляючої входить п'єзоелектричний двигун та датчик лінійних переміщень, додатково введено телевізійну камеру, вхід якої спряжений з автоколіматором, а вихід з комп'ютером, який з'єднаний зі входом контролера, зв'язаним з п'єзоелектричним двигуном через датчик лінійних переміщень. На фіг. 1 зображено пристрій для контролю відхилень від прямолінійності та вимірювання кутових переміщень Pitch (qу) та Yaw (qz) прецизійних лінійних направляючих з п'єзоелектричним двигуном. На фіг. 2 зображено оптичне поле автоколіматора. На фіг. 3 зображено параметри кутового руху. Пристрій для контролю відхилень від прямолінійності прецизійних лінійних направляючих (фіг. 1) складається зі станини 1 на якій закріплено тримач 2, в якому жорстко затиснуто корпус 3 лінійної прецизійної направляючої 4, до складу якої входять п'єзоелектричний двигун 5 та датчик лінійних переміщень 6, вхід якого з'єднано з контролером 7, який в свою чергу зв'язаний з комп'ютером 8. На рухливому столику 9 направляючої 4 жорстко закріплено плоскопаралельне дзеркало 10. Також на станині 1 закріплено автоколіматор 11 з освітлювальною системою 12. Вихід автоколіматора 11 з'єднано з телевізійною камерою 13, яка з'єднана з комп'ютером 8. Принцип роботи пристрою. Плоско паралельне дзеркало 10 закріплюють на рухливому столику 9 лінійної прецизійної направляючої 4. Автоколіматор встановлюють перпендикулярно відзеркалюючій площині дзеркала 10. Окуляр автоколіматора 11 спряжуюють з телевізійною камерою 13, яка перетворює зображення, отримане за допомогою автоколіматора 11, в відеозображення і передає його в комп'ютер 8 для обробки та аналізу. В фокальній площині об'єктива автоколіматора 11 знаходиться сітка з перехрестям і поділками (фіг. 2). Пристрій ілюстується таким чином, щоб нормаль до дзеркальної поверхні співпадала з оптичною віссю автоколіматора, тобто щоб світловий пучок відбитий від дзеркала знаходився точно в центрі координатної системи поля автоколіматора. Для цього спостерігаючи за отриманим відеозображенням на моніторі комп'ютера 8, суміщають відзеркалене від дзеркала зображення сітки (хрест автоколіматора) з самою сіткою, використовуючи установочні гвинти автоколіматора. За допомогою комп'ютера 8 через контролер 7, датчик лінійних переміщень 6 та п'єзоелектричний двигун 5 лінійній направляючій 4 задається величина переміщення, при цьому рухливий столик 9 направляючої 4 та дзеркало 10, яке жорстко закріплене на рухливому столику 9, здійснюють лінійні переміщення відносно нерухомої станини 1. Сутність пристрою полягає в наступному. Вимірювання кутів відхилення виконується за допомогою телевізійної камери, яка спряжена з автоколіматором. Автоколіматор оптично зв'язаний з плоскопаралельним дзеркалом, яке закріплене на рухливому столику лінійної прецизійної направляючої, контроль прямолінійності ходу якої контролюється. При переміщенні рухливого столика лінійної направляючої вздовж вісі руху X під дією п'єзоелектричного двигуна, дзеркало переміщується перпендикулярно нормалі автоколіматора. При цьому в полі автоколіматора, яке відображається на моніторі комп'ютера, спостерігається відхилення автоколімаційного зображення (хреста автоколіматора) від перехрестя сітки автоколіматора (фіг. 2). Ці відхилення зумовлені наявністю в системі похибок внаслідок кутових відхилень Pitch (qу) та Yaw (qz). Так Pitch (qy) відповідає за відхилення по осі Y, a Yaw (qz) - по осі X (фіг. 3). Таким чином, контролюють точність лінійних прецизійних направляючих з п'єзоелектричним двигуном на прямолінійність ходу та проводять вимірювання відхилень від прямолінійності Pitch (qу) та Yaw (qz) безпосередньо в процесі руху направляючої разом з постійним накопиченням відеоінформації. При проведенні контролю відхилень від прямолінійності ходу лінійної прецизійної направляючої з п'єзоелектричним двигуном вимірюють величини кутових відхилень Pitch (qу) та Yaw (qz) та отримують залежності даних відхилень від величини лінійного переміщення рухливого столику вздовж вісі переміщення. В процесі проведенні вимірювань задають циклічний рух направляючій в прямому та зворотному напрямках ходу на всьому робочому діапазоні направляючої або на певному відрізку, який необхідно проконтролювати, реєструють величини відхилень автоколімаційного зображення (хрест автоколіматора) від перехрестя сітки за допомогою шкали, яка нанесена на сітку автоколіматора. Таким чином, пристрій, що заявляється, дозволяє контролювати відхилення від прямолінійності та проводити вимірювання кутових мікропереміщень прецизійних лінійних направляючих з п'єзоелектричним двигуном безпосередньо в процесі роботи направляючої, що можна вважати достатнім для практичного використання. Джерела інформації: Аналоги: - Патент РФ №2075884, G01B11/24, Пристрій для вимірювання відхилень від прямолінійності, опублікований 20.03.1998р. - Патент РФ №96103210, G01B11/26, Пристрій для вимірювання відхилень від прямолінійності, опублікований 20.04.1998р. Найближчі аналоги: - Пристрій контролю прямолінійності ходу лінійних направляючих за допомогою автоколімаційної зорової труби та дзеркала, Контроль оптико-механических приборов: Учеб. Пособие для средних ПТУ / Фатыхова Р.К., Фатыхов Р.Ф., Кравцов Э.А. - М.: Машиностроение, 1988. - с. 142. - Defintion of Axes and Angles. Physik Instrumente (PI), Germany 1998. - p.7.5-7.6.