[LT] Išradimas yra iš linijinių dydžių matavimo technikos srities ir gali būti panaudotas preciziniuose ilgio matavimo ir linijinių poslinkių matavimo sistemų kalibravimo įrenginiuose, etaloniniuose ir aukšto tikslumo komparatoriuose, skirtuose ilgio matams kalibruoti, linijinių skalių rastrų formavimo įrenginiuose. Problemos sprendimo esmę sudaro tai, kad įrenginio karietėlės atraminiai guoliai sumontuoti ant mažų linijinių poslinkių mechanizmų, kurie karietėlės judesio metu perslenka šiuos guolius jos atžvilgiu statmenai kreipiamajai, priklausomai nuo kreipiamosios žemo dažnio formos paklaidų, atitinkančių atraminių guolių padėčiai. Guolių poslinkis karietėlės atžvilgiu lygus kreipiamosios žemo dažnio formos nuokrypių nuo jų profilio viduriniosios linijos dydžiui su priešingu ženklu. Tiksliems, mažiems perslinkimams užtikrinti atraminiai guoliai su karietėle sujungti per pjezokeraminius elementus, kurių maitinimo įtampa keičiama proporcingai foros nuokrypiams nuo jų viduriniosios linijos, o pjezokeraminius elementus maitinantis įtaisas yra programiškai susietos su karietėlės išilginių poslinkių matavimo sistema. Tokiu būdu kompensuojamos jos tiesumo nuokrypių paklaidos, ištiesinama jos judesio trajektorija ir padidinamas įrenginio tikslumas.
[EN] The invention relates to a measurement technic of linear dimensions and can be used for precision measurement of length and linear displacement measuring systems, calibration equipment, standard and high-precision comparators, for calibrate length parameters in the linear ranges of raster-making devices. The essence of the problem is that the thrust bearings of carriage mounted on small linear displacement mechanisms that during carriage motion moves these bearings with respect to it perpendicularly to the guide, depending on low-frequency errors of guide corresponding thrust bearings position. Displacement of bearings in respect of carriage is equal to the size of low-frequency errors of guide from the profile of the middle line with the opposite sign. Thrust bearings connected with carriage by piezoceramic elements of a voltage in proportion as Foros deviations from the middle line, and piezoceramic elements feeding device is programmatically associated with the carriage longitudinal displacement measurement system.
[0001] Išradimas yra susijęs su preciziniais ilgio matavimo ir linijinių skalių formavimo įrenginiais. Konkrečiai jis gali būti taikomas preciziniuose ilgio matavimo ir linijinių poslinkių matavimo sistemų kalibravimo įrenginiuose, etaloniniuose ir aukšto tikslumo komparatoriuose, skirtuose ilgio matams kalibruoti, linijinių skalių rastrų formavimo įrenginiuose.
[0002] Yra žinomi vienkoordinatiniai ir daugiakoordinatiniai geometrinių dydžių matavimo įrenginiai, turintys linijinių poslinkių kreipiamąsias, karietėles su guoliais, jų poslinkio pavaras bei matavimo sistemas, sąveikos su matavimo objektu įrenginius, kuriuose karietėlės pavaros sukuriama jėga perduodama nuo mazgo, judančio lygiagrečiai karietėlės judesiui ir jos veikimo kryptis nukreipta į karietėlę. Taip yra sukonstruotos ypač tikslios koordinatinės matavimo mašinos, Vokietijos ilgio vieneto etalono komparatorius (TSRS aut. liud.Nr. 1700353, G01B 5/03,1991).
[0003] Šių matavimo įrenginių trūkumas yra tas, kad karietėlės judesiui gauti yra reikalingas papildomas mechanizmas, išdėstytas išilgai matavimo įrenginio, o jo ilgis artimas paties matavimo įrenginio ilgiui. Todėl tokios konstrukcijos matavimo įrenginys yra labai didelių matmenų, lyginant su matavimo ruožu, o didelio matavimo ruožo įrenginių praktiškai realizuoti neįmanoma. Dėl kietos karietėlės ir pavaros jungties pirmajai perduodami pavaros sukeliami virpesiai, didinantys matavimo paklaidą.
[0004] Artimiausias pagal techninę prasmę yra precizinis ilgio matavimo įrenginys, turintis kreipiamąją, jos atžvilgiu slankią karietėlę, pastarosios linijinio poslinkio pavarą, šio poslinkio matavimo sistemą, sąveikos su matavimo objektu įrenginį. Karietėlė sudaryta iš dviejų sudėtinių karietėlių, turinčių tokią konfigūraciją, kuri užtikrina jų padėtį toje pačioje kreipiamosios atkarpoje, tarpusavyje sujungtų jungtimi, kuri perduoda jėgą tarp šių karietėlių tik matavimo judesio kryptimi (Lietuvos patentas Nr. 5599, G01B 5/00, 2009).
[0005] Šių matavimo įrenginių trūkumas yra tas, kad judėdama karietėlė kopijuoja kreipiamų darbinius paviršius ir dėl pastarųjų tiesumo nuokrypių atsiranda karietėlės tiesaus judesio paklaidos, kurios mažina matavimo sistemos tikslumą.
[0006] Šio išradimo tikslas yra tikslumo padidinimas.
[0007] Tikslas yra pasiekiamas tuo, kad preciziniame ilgio matavimo ir rastrų formavimo įrenginyje, sudarytame iš kreipiamosios, jos atžvilgiu slankios karietėlės su tiksliai atraminiais ir įvežimo guoliais, karietėlės poslinkio pavaros, šio poslinkio matavimo sistemos, sąveikos su matavimo objektu ir rastrų formavimo įrenginių, karietėlės atraminiai guoliai sumontuoti ant mažų linijinių poslinkių mechanizmų, kurie karietėlės judesio metu perslenka šiuos guolius jos atžvilgiu statmenai kreipiamajai, priklausomai nuo kreipiamosios žemo dažnio formos paklaidų, atitinkančių guolių padėčiai.
[0008] Tikslas taip pat yra pasiekiamas tuo, kad atraminių guolių poslinkis karietėlės atžvilgiu lygus kreipiamosios žemo dažnio formos nuokrypio nuo jų profilio viduriniosios linijos dydžiui su priešingu ženklu.
[0009] Be to tikslas yra pasiekiamas tuo, kad atraminiai guoliai su karietėle sujungti per pjezokeraminius elementus, kurių maitinimo įtampa keičiama proporcingai kreipiamųjų paviršių formos nuokrypiams nuo jų viduriniosios linijos, o pjezokeraminius elementus maitinantis įtaisas yra programiškai susietos su karietėlės išilginių poslinkių matavimo sistema.
[0010] Išradimas iliustruojamas brėžiniu, kuriame fig.1 parodytas precizinis ilgio matavimo ir skalių formavimo įrenginys, fig. 2 . - įrenginio slankiosios karietėlės dalis su guolių poslinkio mechanizmais.
[0011] Precizinis ilgio matavimo ir skalių formavimo įrenginys (fig.l) sudarytas iš kreipiamosios 1, slankiosios karietėlės 2, karietėlės linijinio poslinkio pavaros 3, karietėlės poslinkio matavimo sistemos 4, sąveikos su matavimo objektu arba rastrų formavimo įrenginio 5.
[0012] Slankioji karietėlė (fig.2) sudaryta iš korpuso 6, tiksliųjų atraminių guolių 7,8, įveržimo guolių 9, guolių atraminių sferų 10, 11, 12, karietėlės korpuso atžvilgiu paslankių įvorių 13, 14, 15, pjezo elementų 16, 17, suspaudimo spyruoklių 18, atramų 19, 20, 21. Atraminių ir įveržimo guolių kiekis priklauso nuo įrenginio konstrukcijos.
[0013] Precizinis ilgio matavimo ir rastrų formavimo įrenginys veikia taip.
[0014] Pavara 3 (1 pav.), pritvirtinta prie slankiosios karietėlės, stumia ją išilgai kreipiamosios 1. Karietėlės poslinkio matavimo sistema 5 ( pavyzdžiui etaloninio lazerinis interferometras, pritvirtintas prie karietėlės) tiksliai nustato karietėlės poslinkius. Tuo pat metu sąveikos su matavimo objektu įrenginys 5, pritvirtintas prie karietėlės 2 ( tai gali būti, pavyzdžiui, mikroskopas su CCD kamera), tiekia informaciją apie matavimo objektą (tai gali būti, pavyzdžiui, brūkšninis ilgio matas ). Ši informacija yra susiejama su karietėlės poslinkių matavimo sistemos rodmenimis ir taip nustatomi matavimo rezultatai.
[0015] Formuojant skales, prie paslankios karietėlės, vietoj sąveikos su matavimo objektu įrenginio, pritvirtinamas skalių rastrų formavimo įrenginys, pavyzdžiui, lazeris, kuris pagal lazerinio interferometro rodmenis ant skalės ruošinio darbinio paviršiaus formuoja skalės rastro elementus.
[0016] Slankioji karietėlė 2, judėdama išilgai kreipiamosios 1, remiasi į jos darbinius paviršius atraminiais guoliais 7,8. Jei atraminiai guoliai prie karietėlės korpuso pritvirtinami nejudamai, tai jų trajektorijų projekcijos į plokštumas, statmenas kreipiamiesiems paviršiams, priklauso nuo kreipiamųjų paviršių profilio, t.y. nuo jo tiesumo nuokrypio. Todėl pastarųjų formos paklaidos sukelia slankios karietėlės tiesaus judesio paklaidas. O tai, savo ruožtu, mažina įrenginio tikslumą. Įveržimo guoliai reikalingi atraminių guolių prispaudimui prie kreipiamųjų ir apčiuopiamos įtakos judesio tikslumui neturi.
[0017] Siūlomame techniniame sprendime atraminiai guoliai prie karietėlės korpuso privirtinti ant mažų linijinių poslinkių mechanizmų, kurie, pavyzdžiui, sudaryti iš atraminių sferų 10, 11, slankių įvorių 13, 14, jose įmontuotų pjezo elementų l6, 17. Judant karietėlei išilgai kreipiamosios, pagal jos poslinkio matavimo sistemos, pavyzdžiui, lazerinio interferometro, rodmenis į pjezoelementus paduodama įtampa, reikalinga deformuoti (pailginti arba sutrumpinti) pjezo elementus dydžiu, lygiu kreipiamų paviršių tiesumo nuokrypiams su priešingu ženklu, atitinkantiems atraminių guolių padėtį kreipiamosios atžvilgiu. Ilgėjant arba trumpėjant pjezolementams, kurie vienu galu remiasi į karietėlės korpuso atžvilgiu slankias įvores, per jas ir atramines sferas į precizinius guolius, o kitu galu - į su karietėlės korpusu kietai sujungtas atramas l9, 20, statmenai kreipiamiesiems paviršiams jų tiesumo nuokrypių dyžiu yra perslenkama karietėlė. Kad užtikrinti reikiamą pjezo elementų valdymą, jų maitinimo įtaisai programiškai susieti su karietėlės poslinkio matavimo sistema. Tokiu būdų kompensuojamos kreipiamosios tiesumo nuokrypių paklaidos ir ištiesinama karietėlės judesio trajektorija.
[0018] Preciziniuose įrenginiuose dažniausiai naudojami aerostatiniai guoliai, vidurkinantys (eliminuojantys poveikį) aukšto dažnio paviršių nuokrypius. Tad judesio paklaidas sukelia tik žemo dažnio kreipiamųjų paviršių nuokrypiai.
[0019] Atraminės sferos reikalingos tam, kad aerostatinių guolių darbiniai paviršiai savaime išsistatytų lygiagrečiai kreipiamiesiems paviršiams ir užtikrintų vienodą suspausto oro sluoksnio storį darbiniame guolio paviršiuje.
[0020] Įveržimo guoliai tvirtinami analogiškai atraminiams, tik vietoj valdomų pjezoelementų įmontuotos pasyvios suspaudimo spyruoklės. Taip užtikrinamas pastovus tiksliųjų guolių prispaudimas prie kreipiamųjų paviršių ir neiškreipiama tiesi karietėlės judesio trajektorija.
1. Precizinis ilgio matavimo ir rastrų formavimo įrenginys,sudarytas iš kreipiamosios, jos atžvilgiu slankios karietėlės su tiksliaisiais ir įveržimo guoliais, karietėlės poslinkio pavaros, šio poslinkio matavimo sistemos, sąveikos su matavimo objektu ir rastrų formavimo įrenginių, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad atraminiai karietėlės guoliai sumontuoti ant mažų linijinių poslinkių mechanizmų, kurie karietėlės judesio metu perslenka guolius jos atžvilgiu statmenai kreipiamajai, priklausomai nuo kreipiamosios žemo dažnio formos paklaidų, atitinkančių guolių padėčiai.
2. Precizinis ilgio matavimo ir rastrų formavimo įrenginys pagal 1 punktą b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad atraminių guolių poslinkis karietėlės atžvilgiu lygus kreipiamosios žemo dažnio formos nuokrypių nuo jų profilio viduriniosios linijos dydžiui su priešingu ženklu.
3. Precizinis ilgio matavimo ir rastrų formavimo įrenginys pagal 1 punktą b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad atraminiai guoliai su karietėle sujungti per pjezokeraminius elementus, kurių maitinimo įtampa keičiama proporcingai foros nuokrypiams nuo jų viduriniosios linijos, o pjezokeraminius elementus maitinantis įtaisas yra programiškai susietas su karietėlės išilginių poslinkių matavimo sistema.