Способ определения геометрических размеров отражающих объектов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения геометрических параметров отражающих объектов . Цель изобретения - обеспечение возможности измерения геометрических размеров объектов, перемещающихся в направлении, параллельном освещающему пучку света. Разделяют излучение от лазера 1 на два пучка, первый из которых направляют на поверхность объекта 14, а второй - на поверхность объекта 14 параллельно первому j изменяют разность их оптических путей в интервале, определяемом усD ловиями В„„ где D D S, D,, 6 h -& , - верхняя и нижняя мече АЛИН границы интервала соответственно; S - длина когерентности излучения света; И - максимальная величина изменения размера объекта между его точками, освещаемыми двумя пучками света; h - минимальная величина изменения размера объекта между его точками, освещаемыми двумя пучками света. Регистрируют интерференционную картину, измеряют ее контраст. В момент максимального контраста интерференционной картины регистрируют величину разности оптических путей пучков, по которой и судят об искомом размере объекта. 1 ил. Q (Л

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

5935 А 1 (19) (11) (5))4601 В 11 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4150355/25-28 (22) 24,11.86 (46) 07.11.88. Бюл. Н- 41 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) В.Н.Васильев и В.В.Хопов (53) 531.715.1(088.8) (56) Патент США Ф 4387994, кл. G 01 В 11/24, 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЖНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ ОТРАЖАЮЩИХ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения геометрических параметров отражающих объек тов, Цель изобретения — обеспечение возможности измерения геометрических размеров объектов, перемещающихся в направлении, параллельном освещающе-. му пучку света. Разделяют излучение от лазера 1 на два пучка, первый из которых направляют на поверхность объекта 14, а второй — на поверхность объекта 14 параллельно первому, изменяют разность их оптических путей в интервале, определяемом условиями Э „ Н + 3, D ÄÄ h -P где D ц D и Верхняя и нижняя границы интервала соответственно;

S — длина когерентности излучения света; Н вЂ” максимальная величина изменения размера объекта между его точками, освещаемыми двумя пучками света; h — - минимальная величина изменения размера объекта между его точками, освещаемыми двумя пучками света. Регистрируют интерференционную картину, измеряют ее контраст.

В момент максимального контраста интерференционной картины регистрируют величину разности оптических путей пучков, по которой и судят об искомом размере объекта. 1 ил.

1435935

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения геометрических параметров отражающих объектов путем использоВания принципов интерферо5 метрии пониженной чувствительности.

Целью изобретения является обеспе» чение воэможности измерения геометрических размеров объектов перемеФ !О щающихся в направлении, параллельном освещающему пучку света, за счет нечувствительности к смещениям объекта, достигаемой выбором опорной точки на поверхности объекта и сравне!

5 нием изменения формы поверхности на интервале, равном расстоянию между освещающими пучками с оптической разностью пути этих пучков.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для реализации . способа определения геометрических размеров отражающих объектов.

Устройство содержит последовательно расположенные полупроводниковый лазер 1 светоделительную пластину 2, компенсаторы 3 и 4 оптического пути, электромеханический привод 5, связанный с компенсатором 3 и соединенный с датчиком 6 угол код, интерферометр сдвига, выполненный в виде телескопического объектива, состоящего из линз 7 и 8 и дифракционной решетки 9, установленной между линзами в месте сопряжения их фокусных расстояний. Телескопический 35 объект ориентирован своей осью симметрично нормали, опущенной в точку пересечения осей плеч светоделительной пластины 2 с плоскостью установки объекта, и его входное окно обра- 40 щено к этой плоскости, перед дифракционной решеткой 9 на оси интерферометра сдвига установлена диафрагма

10, за линзой 8 в плоскости, оптически сопряженной с плоскостью установ- 45 ки объекта, помещен фотоприемник 11, выход которого соединен с блоком 12 измерения контраста интерференционных полос, выход которого подключен к установочному входу запоминающего 50 устройства 13, информационные входы которого соединены с выходом датчика б.

Способ осуществляется с помощью данного устройства следующим образом. 55

Светоделительная пластина 2 разделяет излучение лазера 1 на два параллельных пучка и направляет их на объект 14. Компенсатор 3 непрерывно изменяет разность оптического пути этих пучков. Пучки света, отраженные от объекта 14, совмещаются при помощи интерферометра сдвига, состоящего из линз 7 и 8 и дифракционной решетки 9. Диафрагма 10 служит для увеличения среднего размера элементов спекл — структуры света, отраженного от диффузионного объекта 14, поскольку фаза каждого спекла является случайной величиной, входное окно фотоприемника 11 должно быть меньше его среднего размера. Толщины пластинок компенсатора 3 и настройка компенсатора 4 подбираются таким образом, чтобы выполнялись условия мин - > где Омак, Пмин — веРхняя и нижняя границы интервала соответ8ственно; †. длина когерентности излучения;

Н и h — соответственно максимальная и минимальная величины изменения размеров объекта между его точками, освещаемыми двумя пучками света.

Поскольку разность оптического пути в плечах интерферометра сдвига непре. рывно изменяется, в момент появления контрастных полос в поле интерференции с выхода фотоприемника 11 на вход блока 12 измерения контраста интерференционных полос поступает синусоидальный сигнал с переменной амплитудой. При достижении амплитуды сигнала максимальной величины блок 12 измерения контраста интерференционных полос выдает управляющее напряжение на запоминающее устройство 13, которое фиксирует информацию с датчика

16 угол — код. Эта информация характеризует задержку, которую вводит в плечо интерферометра компенсатор 3 посредством привода 5 в момент максимума контраста полос. Таким обра35 . 4 пучок направляют на поверхность объекта параллельно первому,изменяют разность их оптических путей в интервале, определяемом условиями

Э„,„,= 2H+S

Ф о р м ул а и з о б р е т е н и я

Составитель Л.Лобзова

Редактор С.Пекарь Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Заказ 5634/39

Тираж 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 14359 зом, зная толщины пластинки 2, компенсатора 4 и геометрию оптической схемы, можно измерить изменение формы поверхности объекта на интервале, равном расстоянию между освещающими пучками света. Искомый параметр пропорционален величине оптического пути компенсатора 3, где коэффициент пропорциональности есть величина, обратная косинусу угла между нормалью, опущенной в плоскость установки объекта, и направлением распространения освещающих исследуемую поверхность пучков.

Способ определения геометрических размеров отражающих объектов, заключающиися в том, что разделяют излу20 чение света на два пучка, первый из которых направляют на поверхность объекта, совмещают пучок света, от раженный от поверхности объекта, с вторым пучком, регистрируют интерференционную картину, измеряют ее максимальный контраст и определяют геометрические размеры объекта, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения воэможности измерения геометрических размеров объектов, перемещающихся в направлении, парал- лельном первому пучку света, второй

0„„„ а 2Ь + Г, где 0 „, Рмнц - верхняя и нижняя границы интервала соответственно, : о - длина когерентности излучения света;

Ф Н вЂ” максимальная величина изменения размера объекта между его точками, освещаемыми двумя пучками света;

h — минимальная величина изменения размера объекта между его точка ми, освещаемыми двумя пучками света, а в момент максимального контраста интерференционной картины регистрируют величину разности оптических путей пучков, по которой судят об искомом размере объекта.