5 Комплекс технических средств

В силу особой направленности материала данной брошюры на теоретическую часть о технике мы упомянем относительно кратко.

5.1 Современное состояние

Состав комплекса технических средств описываемой здесь АС приведен в [20]. Опико-механический блок новейшей на момент 1-го издания версии ДЛТ показан на рисунке 26.

Рисунок 26 – Общий вид оптико-механического блока

В данной новейшей версии наш кругломер уже достигает требуемого пространственного разрешения, где‑ средний радиус радиального профиля,‑ номер максимальной пространственной гармоники спектра круглограммы (). Использован диодный лазер типаDMJ-405-15 (ООО «ЛаС», СПб, Россия) с=405нм(непрерывного стабилизированного по мощности плоскополяризованного одно­модового пучка фиолетового света). (ПараметрсоответствуетNсо 2 по 500, волнистостьW – с 16 по 500.).

Этот лазер имел пучок света на выходе с поперечной шириной 1,5 мм. Расчеты показывают (см. приложение В), что оптимальная ширина пучка должна быть 3мм. Поэтому в оптической схеме источника излучения мы использовали дополнительные оптические элементы для расширения лазерного пучка. Это конфокальная система из двух объективов. Первый – это объектив от микроскопа («ЛОМО», Ленинград, СССР) с фокусным расстоянием 33мм. Второй – фотографический объектив «Индустар-50» (СССР) с фокусным расстоянием 50мм.

Как известно, расширение пучка равно в такой схеме отношению фокусных расстояний. Немного сблизив объективы от их взаимного положения, когда их фокусы совпадают, мы получили слегка расходящийся пучок. Это обеспечило нам нужный его диаметр на фокусирующей линзе. При этом положение фокального пятна стало немного дальше фокусного расстояния этой линзы, что может потребоваться учесть в расчетах.

Указанная схема обеспечила нам коллимированность отраженного лазерного пучка. Как показывает волновая теория света, максимальная кривизна в поперечном сечении лазерного пучка не должна существенно превышать максимальную кривизну контролируемой поверхности. Тогда, вне зависимости от кривизны угол расходимости отраженного пучка будет отличаться, максимум, в пять раз.

Аппаратный комплекс средств автоматизации построен на основе компьютера IBMPC. Для интерфейса использованы адаптеры под шинуISA.

Система содержит адаптер-контроллер для управления тремя шаговыми двигателями широтно-импульсной модуляции (ДШИ-200-3-3 (СССР)), обеспечивающими дискретность поворота 200 шагов на оборот.

Имеется также адаптер для датчика угла поворота ВЕ-175А (СССР) с дискретностью 1024 отчета на оборот. На него же поступают сигналы с концевых выключателей и пульта управления, установленного на оптико-механическом блоке (рисунок 26). Эти адаптеры были разработаны в СФ ФИАН. Их простота и имеющиеся в наличии принципиальные схемы и драйверы с исходными кодами позволяют студентам глубже изучить организацию работы прибора.

Для достижения требуемой дискретности использованы подвижки с редукторами. Линейная подвижка обеспечивает шаг 2,5 мкм. Дискретность поворота каретки с фотоприемником 0,07°, датчика угла поворота – 0,038°. Редуктор на подвижке разворота контролируемой детали имеет передаточное отношение 1/15,62. Для обеспечения дискретности 2000 шагов на оборот в программе сбора данных использованы равномерно расположенные пропуски шага. Редуктор передает вращение на угловую подвижку, качество которой позволяет достичь кругломеру требуемых точностных характеристик.

Для ввода изображения в компьютер использован фрейм-граббер DigitEyeBW-03VSR(«Кандела», Москва) с черно-белой видеокамерой «MintronMTV-271B/W» («MintronEnterprises», США). Оцифровываемый кадр имеет размер 3,33,3мм, 64 уровня серого. Темп ввода кадров в компьютер – шесть в секунду.