Схема датчика координатной измерительной системы

10 - лазерный луч

11 - выходной пучок

12, 13, 14 - светоделительные зеркала

15 линзы

16 - растры

I - вспомогательный канал

II, III — рабочий канал

Координатная измерительная система контролирует положение координатного стола с подложкой относительно проекционного объектива. Для этого производится преобразование механических перемещений стола в электрические сигналы, которые используются для управлением приводом стола. Система включает в себя два канала преобразования перемещений по оси У и один канал по оси X, что позволяет контролировать также угловой разворот стола 2. Все три преобразователя перемещений построены идентично, каждый из них содержит лазерный излучатель, прозрачную дифракционную решётку, уголковый отражатель, закреплённый на держателе объектива 3, датчик 6, зеркало 5. В среднем датчике используется также отклоняющие зеркала 8.

Луч He-Ne лазера после телескопического расширителя 9 проходит сквозь отверстие датчика 6 и под углом 42' к горизонтальной плоскости падает на дифракционную решётку 1. Дифракция лазерного луча на решётке приводит к появлению нескольких максимумов освещённости, расходящихся под разными углами φ к направлению падения лазерного луча. Эти углы могут быть рассчитаны по формуле sin Y=mλ/d. Где λ=0,63 мкм - длинна волны He-Ne лазера, d - шаг дифракционной решётки, m=0,1,2 порядок дифракции. Так при d= 4 мкм для используемого лазерного излучения максимум нулевого порядка лежит на направление лазерного луча, максимумы 1,2 порядков составляют с этим направлением углы 9 и 18° соответственно.

Пучки расходящиеся под углом 9° отражаются от зеркальных поверхностей угловых отражателей 4, закреплённых на неподвижном держателе объектива, и возвращаются на дифракционную решётку. После повторной дифракции пучков снова образуется несколько дифракционных максимумов, расходящихся под разными углами относительно падающих на решётку пучков. Максимумы 1 -го порядка каждого из этих пучков распространяется вдоль направления падающего на решётку лазерного луча 10, при этом они накладываются друг на друга, формируя единый выходной пучок 11, этот пучок идёт под углом 42* к горизонтальной плоскости и составляет угол 1°24' с подающим лучом 10. Поскольку формирующие пучок 11 лучи когерентны они интерферируют между собой, образуя систему интерференционных полос максимальной и минимальной освещённости. Светоделительные зеркала 12,13,14 направляют пучок 11 на линзу 15 вспомогательного (I) и двух рабочих(II и III) каналов датчика 6. Линзы 15 фокусируют пучок на светочувствительных площадках фотодиодов датчика. В каналах II и III перед линзами установлены растры 16. Они выполнены в виде наборов прозрачных и непрозрачных линий одинаковой ширины с шагом 1 мм, установленных параллельно интерференционным полосам пучка 11. При смещении интерференционных полос поперёк растров происходит модуляция светового потока, попадающего в фотоприёмник. Это приводит к появлению синусоидальной переменной составляющей в сигнале фотоприёмника. Для контроля направления перемещения стола переменные составляющие должны иметь фазовый сдвиг, равный 90°. Такой сдвиг обеспечивается за счёт смещения растра, установленного в канале III в направлении, перпендикулярном направлению штрихов. При настройке системы ширину интерференционных полос можно регулировать разворотом уголкового отражателя 4.