Аналіз оптичних методів вимірювання лінійних переміщень об’єктів

Abstract

У статті проведено аналіз сучасних оптичних методів вимірювання лінійних переміщень об’єктів, що застосовуються в машинобудуванні, приладобудуванні, робототехніці, оптичному виробництві та інших галузях, де висуваються підвищені вимоги до точності позиціонування та контролю розмірів. Розглянуто принципи функціонування інтерференційних, триангуляційних і растрових оптико-електронних вимірювальних систем, проаналізовано їх переваги, обмеження та сфери застосування. Особливу увагу приділено оптико-електронним перетворювачам лінійних переміщень на основі оптичних растрів, які забезпечують високу точність вимірювань і широкі можливості інтеграції з системами числового програмного керування та цифрової індикації. Розглянуто особливості інкрементних, квазіабсолютних і абсолютних перетворювачів, а також різні типи растрових сполучень, зокрема муарове, ноніусне та обтюраційне. Проведено аналіз основних джерел похибок вимірювання, серед яких найбільший вплив мають температурні зміни та похибка дискретизації. На основі порівняння характеристик сучасних растрових вимірювачів показано, що вони забезпечують мікрометрову та субмікрометрову точність вимірювань у широкому діапазоні переміщень. Встановлено, що подальше підвищення точності оптичних вимірювальних систем потребує застосування матеріалів із низьким коефіцієнтом теплового розширення та ефективних методів компенсації похибок у вимірювальній електроніці.