Устройство для измерения геометрических размеров объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении линейных размеров протяженных объектов, в частности для бесконтактного оптического контроля геометрической толщины таких оптических деталей, как линзы со сферическими и асферическими поверхностями, плоскопараллельные пластины, светофильтры волоконно-оптические щайбы. Цель изобретения - повышение точности, надежности измерения и расширение номенклатуры S

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБ ЛИК (19) (И) (50 4 (О1 В 11/06, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3970992/24-28 (22) 31. 10. 85 (46) 15. 05. 87. Бюл. У 18 (72) О.Д.Богатырев, Ю.А.Близнюк, В.В.Вячин, В.Б.Немтинов и С.К.Штандел (53) 531.715.27(088.8) (56) Бэий-Сален. Волоконно-оптический датчик смещения для исследования поверхности образца, облученного интенсивным импульсным электронным пучком. — Приборы для научных исследований. Т.46, 1975, Р 7, с.8084.

Авторское свидетельство СССР

У 894356, кл. С 01 В 11/06, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении линейных размеров протяженных объектов, в частности для бесконтактного оптического контроля геометрической толщины таких оптических деталей, как линзы со сферическими и асферическими поверхностями, плоскопараллельные пластины, светофильтры, волоконно-оптические шайбы. Цель изобретения— повышение точности, надежности измерения и расширение номенклатуры

13 измеряемых объектов. Устройство содержит источник когерентного излучения ы две одинаковые измерительные головки, первая из которых включает последовательно установленные по ходу излучения освещающий светонод 1, Фурье-преобразующий объектив

2, анализатор 3 пространственно-частотного спектра, приемный световод и приемник 5 излучения и датчик 6

10628 линейного перемещения, а вторая головка включает последовательно установленные по ходу излучения освеща ющий световод 7, Фурье-преобразующий объектив 8, анализатор 9 пространственно-частотного спектра, приемный снетонод tO и приемник ii излучения и датчик 12 линейного перемещения. Датчики 6 и 12 расположены соосно.1 з.п, ф-лы, 1ил. довательно установленные по ходу излучения освещающий световод 7,Фурьепреобразующий объектив 8, анализатор

9 пространственно-частотного спектра, 5 приемный световод 10 и приемник 11 излучения и датчик 12 линейного перемещения. Датчики б и 12 линейных перемещений головок расположены соосно.

Предлагаемое устройство работает следующим образом, Монохроматическое излучение от источника 1 когерентного излучения попадает н освещающий световод 1 первой измерительной головки и направляется на щель 13,. образованную датчиком 6 линейного перемещения и контролируемой поверхностью объекта 14.

При этом датчик 6 линейного перемещения смещают в положение, при котором происходит эффективная дифракция на щели 13. Фурье-преобразующий объектив 2 осуществляет оптическое

Фурье-преобразование дифрагированной волны и формирует пространственночастотный спектр 15 в плоскости анализатора 3 пространственно-частотного спектра. Последний осуществляет пространственно-частотную фильтрацию полученного спектра 15, пропуская в приемный светонод 4 определенные участки спектра (например, минимальные или максимальные). Приемник 5 из,лучения регистрирует распределение

35 интенсивности в отфильтрованном оп-. тическом сигнале, собираемом прием— ным световодом 4.

Цель изобретения. — повышение точности, надежности измерения и расширение номенклатуры измеряемых объектов за счет перехода от регистрации отраженного (предельно дифрагированного) излучения к регистрации эффективно дифрагированного излучения на щели, образованной датчиком линейного перемещения и контролируемой поверхностью объекта, путем измерения абсолютной величины контролируемого геометрического размера, а также эа счет контроля объектов не только с полированными, но и грубоматовыми (шлифованными) поверхностями.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для измерения геометрических размеров объекта.

Предлагаемое устройство содержит источник когерентного излучения (на чертеже не показан), две одинаковые измерительные головки, первая

° из которых включает последовательно установленные по ходу излучения освещающий световод I, Фурье-преобразующий объектин 2, анализатор 3 пространственно-частотного спектра, приемный световод 4 и приемник 5 излучения и датчик б линейного перемещения, а вторая головка включает послеИзобретение относится к измерительной технике и может быть исполь soBBH0 при измерении линейных размеров протяженных объектов, в частности для бесконтактного оптического контроля геометрической толщины та.ких оптических деталей, как линзы со сферическими и асферическими поверхностями, плоскопараллельные пластины, волоконно-оптические шайбы.

Анализатор 3 пространственно4О частотного спектра настраивается на конкретный размер щели d, например, 13

10628 4 но-плоского) контролируемой поверхности, что устраняет влияние макрогеометрии объекта и повьппает точность измерения..

Фурье-преобразующий объектив 2 yc-.àíàâëèâàâò таким образом, что отраженное после цифракции на щели излучение распространяется в пределах его апертуры. В процессе измерения перемещают датчик 6 до тех пор,пока сигнал, регистрируемый приемником 5 излучения, не становится минимальным.

Это означает, что ширина щели 1.3 имеет. заданное значение Й, на кото15 рое настроен анализатор 3.

d = d + d + d + d + d

2 г 1)

20 находят искомый абсолютный геометрический размер объекта 14, равный

О (1 2

Составитель Л.Лобзова

Техред А.Кравчук. Корректор A° . Обручар

Редактор Л.Повхан

Заказ 1879/36 Тираж 678

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, по минимальному или максимальному значению спектра. При этом изменение величины смещения d

При использовании второй измерительной головки в начальном положении с помощью вспомогательного эталона измеряется расстояние d между датчиками 6 и 12 линейного перемещения. После этого измеряют величины

d u d с помощью соответствую(! щей головки при одновременной фиксации размеров d2 и d . Решая размерную цепь

Когерентное излучение, дифрагирующее на щели 13, отражается от контролируемой поверхности объекта 14 и .направляется в сторону Фурье-преобразующего объектива 2. Таким способом можно контролировать объекты не только с полированными, но и грубоматовыми (шлифованными) поверхностями, которые хорошо отражают свет при направлении освещающей волны, близком к скользящему, когда угол падения больше 60 . Форма контролиD руемой поверхности при данном способе контроля тоже не играет роли,так как излучение, дифрагировавшее на узкой щели, отражается от контролируемой поверхности практически сразу же после щели, когда оно еще локализовано в пределах малого телесного угла. В результате отражение происходит от небольшого участка (локальФормула и э обретения

1. Устройство для измерения геометрических размеров объекта, содержащее источник излучения и измеритель. ную головку, включающую последова— тельно установленные по ходу излучения освещающий световод, приемный световод и приемник излучения, О тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, надежности измерения и расширения номенклатуры измеряемых объектов, оно снабжено последовательно расположенными между освещающим и приемным световодами датчиком линейного перемещения,Фурье преобразующим объективом и анализатором пространственно-частотного спектра, а источник излучения вы.полнея когерентным.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых размеров, оНо снабжено второй измерительной головкой, датчик линейных перемещений которой расположен соосно с датчиком линейного перемещения пер-! вой ГОЛОВКИ.