Дифракционный способ измерения линейного размера изделия и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет поддержания неизменной интенсивности максимумов дифракционной картины. Когерентньй монохроматический пучок света, формируемый лазером 1, направляют через модулятор 2 интенсивности на изделие 18. Дифракционная картина, формируемая объективом 3, сканируется блоком 4 сканирования дифракционной картины и преобразуется в электрический сигнал фотоприемником 5. Период сигнала, снимаемого с фотоприемника 5, измеряется блоком 6 измерения периода. По периоду сигнала судят о размере изделия. В начале и по окончании сканирования дифракционной картины датчики 11 и 12 положения формируют сигналы, по которым блок 13 формирования нелинейно изменяющегося напряжения формирует напряжение, амплитуда которого об- . ратно пропорциональна амплитудам максимумов в дифракционной картине при среднем размере изделия 18. Сигнал , снимаемый с блока 13, поступает на вход модулятора 2 интенсивности, который поддерживает постоянной интенсивность максимумов дифракционной картины. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU, 1357701

А1 (51)4 С 01 В 11 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3929414/24-28 (22) 12.07.85 (46) 07.12.87. Бюл. Ф 45 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) Г.Д.Фефилов (53) 531.717(088,8) (56) Крылов К,И., Прокопенко В.Т. и Митрофанов А.С. Применение лазеров в машиностроении и приборостроении.—

Л.: Машиностроение, 1978, с. 261, 262, рис. 154. (54) ДИФРАКЦИОННЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ

ЛИНЕЙНОГО РАЗМЕРА ИЗДЕЛИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения повышение точности измерения за счет поддержания неизменной интенсивности максимумов дифракционной картины.

Когерентный монохроматический пучок света, формируемый лазером 1, направляют через модулятор 2 интенсивности на изделие 18. Дифракционная картина, формируемая объективом 3, сканируется блоком 4 сканирования дифракционной картины и преобразуется в электрический сигнал фотоприемником 5. Период сигнала, снимаемого с фотоприемника 5, измеряется блоком 6 измерения периода. По периоду сигнала судят о размере изделия.

В начале и по окончании сканирования дифракционной картины датчики 11 и

12 положения формируют сигналы, по которым блок 13 формирования нелинейно изменяющегося напряжения формирует напряжение, амплитуда которого обратно пропорциональна амплитудам максимумов в дифракционной картине при среднем размере изделия 18. Сигнал, снимаемый с блока 13, поступает на вход модулятора 2 интенсивности, который поддерживает постоянной интенсивность максимумов дифракционной картины. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

1357701

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейного размера различных изделий например микЭ ( ропроволоки.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего способ, на фиг. 2 — функциональная схема блока формирования нелинейно изменяющегося напряжения, на фиг. 3 — временные диаграммы сигналов, формируемых на выходе распределителя импульсов и формирователя нелинейно увеличивающегося напряжения.

Устройство содержит оптически связанные лазер 1, модулятор 2 интенсивности, объектив 3. блок 4 сканирования дифракционной картины и фотоприемник 5, блок 6 измерения периода, состоящий иэ последовательно соединенных полосового фильтра 7, подключенного к фотоприемнику 5, узла 8 определения экстремума, узла 9 измерения периода, индикатора 10, датчики 11 и 12 положения, связанные с блоком 4 сканирования дифракционной картины, блок 13 формирования нелинейно изменяющегося напряжения синхронизирующие входы которого подключены к датчикам 11 и 12 положения, выход блока 13 формирования нелинейно изменяющегося напряжения соединен с управляющим входом модулятора 2 интенсивности.

Блок 13 формирования нелинейно изменяющегося напряжения (фиг. 2) выполнен в виде генератора 14, триггера 15, распределителя 16 импульсов, тактовый и управляющий входы которого подключены к генератору 14 и выходу триггера 15, формирователя 17 нелинейно увеличивающегося напряжения, управляющие и синхронизирующие входы которого подключены соответственно к выходам распределителя 16 импульсов и вьгходам триггера 15.

Измеряется линейный размер изделия 18.

Способ реализуется следующим образом.

Монохроматический когерентный пучок света, формируемый лазером 1, направляется через модулятор 2 интенсивности на изделие 18, Дифракционная картина от изделия 18 строится

55 экстремума, выделяющего экстремальные точки периодического электрического сигнала, Импульсы с выхода узла 8 определения экстремума поступают на вход узла 9 измерения периода, осуществляюс помощью объектива 3 в плоскости анализа.

Блок 4 сканирования дифракцинной картины осуществляет сканирование

5 дифракционной картины, а фотоприемник 5 преобразует распределение интенсивности дифракционной картины в электрический сигнал.

При достижении элементом сканирования, входящего в блок 4 сканирования дифракционной картины первого крайнего положения, соответствующего пространственному положению нулевого максимума дифракционной картины, дагчик 11 положения формирует сигнал, поступающий на триггер 15 (фиг. 2а), входящий в блок 13 формирования нелинейно изменяющегося нап20

Триггер 15 перебрасывается и формирует сигнал управления, поступающий на распределитель 16 импульсов.

По тактовым сигналам, формируемым

25 генератором 14, распределитель 16 импульсов формирует сдвинутые по времени друг относительно друга импульсы (фиг. За), поступающие на управляющие входы формирователя 17 нелинейно увеличивающегося напряжения, формирующего нелинейно изменяющееся напряжение (фиг. Зб).

Нелинейно изменяющееся напряжение, форма которого обратно пропорцио35 нальна распределению интенсивности максимумов дифракционной картины от изделия 18, при отключенном модуляторе 2 интенсивности поступает на модулятор 2 интенсивности изменяющего интенсивность потока излучения лазера 1.

При сканировании дифракционной картины блоком 4 сканирования дифракционной картины на выходе фотоприем45 ника 5 формируется периодический сигнал, амплитудные значения которого изменяются незначительно.

Периодический электрический сигнал, снимаемый с фотоприемника 5. поступает на полосовой фильтр 7, 50 входящий в блок 6 измерения периода.

Сигнал с выхода полосового фильтра

7 поступает на узел 8 определения

1357701 щего измерение периода импульсов, формируемых узлом 8 определения экстремума.

Результат измерения одного или нескольких периодов импульсов, дли5 тельность которых связана с линейным размером изделия 18, индицируется индикатором 10.

При достижении элементом сканирования, входящим в блок 4 сканирования дифракционной картины, второго крайнего положения, соответствующего пространственному положению одного из боковых максимумов дифракционной картины, датчик 12 положения формирует сигнал, поступающий на триггер

15, и перебрасывает его.

Триггер 15 формирует сигналы управления, один иэ которых останавливает распределитель 16 импульсов, второй сигнал управления сбрасывает в ноль формирователь 17 нелинейно увеличивающегося напряжения.

При этом модулятор 2 интенсивнос- 25 ти уменьшает интенсивность пучков лучей, формируемых лазером 1, до величины, близкой к нулю (фиг. Зб).

Использование предлагаемых спо- 30 собов и устройства позволяет повысить точность измерения за счет более точного выравнивания интенсивностей максимумов дифракционной картины.

35 формула изобретения

1. Дифракционный способ измерения линейного размера изделия, заключающийся в том, что направляют на изделие монохроматический когерентный пучок света, формируют от изделия дифракционную картину, интенсивность максимумов которой поддерживают постоянной при среднем размере изделия, сканируют дифракционную картину с одновременным преобразованием распределения интенсивности дифракционной картины в электрический сигнал, измеряют период электрического сигнала, по которому судят о линейном размере изделия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения, интенсивность максимумов дифракционной картины поддерживают постоянной, изменяя ин . тенсивность пучка света, направляемого на изделие.

2. Устройство для измерения линейного размера изделия, содержащее оптически связанные лазер, объектив, модулятор интенсивности, блок сканирования дифракционной картины и фотоприемник, блок измерения периода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено двумя датчиками положения, связанными с блоком

-сканирования дифракционной картины, блоком формирования нелинейно изменяющегося напряжения, синхронизирую" щие входы которого подключены к двум датчикам положения модулятор интенсивности выполнен электрически управляемым, управляющий вход модулятора интенсивности подключен к выходу блока формирования нелинейно изменяющегося напряжения.

1357701 фиг 2

U !

Составитель Т.Айсин

Техред А.Кравчук Корректор О,Кравцова

Редактор Г.Волкова

Закаэ 5986/37

Тираж 677 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий.113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4