Устройство для бесконтактного контроля качества обработки поверхности деталей

 

Изобретение относится к измерительной технике, связанной с определением параметров качества поверхности деталей на основе рефлектометрии поверхности, и может быть использовано в оптической промышленности и производстве полупроводниковой техники. Цель изобретения - повышение точности и производительности рефлектометрических измерений за счет использования двух измерительных каналов с использованием одного фотоприемника и кинематической связи между измерительными каналами. Устройство содержит двоякопреломляющую призму 17, установленную с возможностью вращения вокруг оси источника света, дефлектор 16, модулятор 6, держатель 14 испытуемого образца, держатель 15 эталона и поляризаторы 18 и 19, установленные на двух гониометрах, поворотные плечи и столики которых кинематически связаны между собой, фотоприемник 7, шарнирный механизм с установленными на нем двумя плоскими поворотными зеркалами 5 и 8, закрепленными на поворотных шарнирах 4 и 9, связанных с кронштейнами 1 и 12 поворотных плеч гониометров, а модулятор 6 установлен перед фотоприемником 7 на одинаковом расстоянии от плоских поворотных зеркал 5 и 8 вдоль линии, параллельной оси входного светового пучка. При такой конструкции падающий на призму 17 световой поток расщепляется на два пучка A<SB POS="POST">1</SB> и A<SB POS="POST">2</SB> со взаимноортогональной поляризацией, которые попадают на эталон и на испытуемый образец. После отражения от них в направлениях B<SB POS="POST">1</SB> и B<SB POS="POST">2</SB> пучки света попадают на зеркала 5 и 8 и затем вдоль прямой C<SB POS="POST">1</SB> и C<SB POS="POST">2</SB> проходят к зеркальному модулятору 6, попеременно направляющему при своем вращении вокруг оси О<SB POS="POST">6</SB> световые пучки двух измерительных каналов в направлении D к фотоприемнику 7. При плавном изменении угла падения света на эталон и испытуемый образец за счет кинематической связи между гониометрами посредством шарнирного механизма направление D остается неизменным. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (5I ) 4 G 01 В 11/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4285487/25-28 (22) 17. 07.87 (46) 07.08.89. Бюл. ¹ 29 (71) Киевский государственный университет им. Т.Г .и!евченко (72) П.И.Дрозд, Л.В.Поперенко и И.А.Шайкович (53) 531 7!5.27 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ !35220), кл. G 01 В 11/30, 1983.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО

КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике, связанной с определением параметров качества поверхности деталей на основе рефлектометрии поверхности, и может быть использовано в оптической промыпитенности! 4991 14 и производстве полупроводп((ковой техники. Цель и обретения — Ilvt«II(I(eние то(1(ссти и производительности рефлектометрических измерений за

5 счет исп<>льзования двух измерительных каналов с использованием одного фотоприемника и кинематйческой связи между измерительными каналами. Устройст(«о содержит двоякопреломлякяяую !0 призму 17, установл<нную с возможностью пращеHHR вс круг осН источника света, деф<(ектор 16, модулятор 6, держатель 14 испытуемого абра«;(а, держатеJII 15 -зталоГ(а и поляризаторы 15

18 и 19, ус тoHo(«tloHHI,(e на двух гониометрах, поворотные плечи и столики

Ko To pbtx t. < 111< м. (t è«(Ã ски с Вя чаны между собой, фотоприемник 7, шарнирный л(еханизм с установленными на нем 20 двумя плоскими Норор<> тн 11111 зеркалами

5 и 8, закрепленГ(1,(ми на Г(оворотных шарнирах 4 и 9, связанных с кронш(<й— нами I и 12 поворотных плеч гонио— метров,;1 модулятор 6 установлен и ере JJ фотОприемником 7 на одинаковом расстоянии от ппоских поворотных зеркал 5 и 8 вдоль линии, Г(араллельной

Оси вхОднООО световОГ О пучка, При такой конструкции падающий на призму

17 свеToI«otl поток расщепляется на два пучка Л, и А со взаимноортого2

HBJlI HoJI поляризацией, которые попадают на эталон и на испытуемый обра«ец. После отраже(п я от них в направлениях Б, и В2 пучки света попадают на зеркала 5 и Я и затем вдоль прямой С, и С проходят к зеркальному моцулятору 6, попеременно направляющему при своем вращении вокруг оси

0 световые пучки двух измерительных каналов в направлении Р к фотоприемнику 7. 1!ри пл;(ьч(ом изменении угла падения сt«f òo H;l эталон и испытуемый образец эа счет кинематической связи между гониометрами посредством шарнирпогo механизма направление D

<>cтаетcH неизменным. 1 з.п, ф-лы, 1 ил. ративное определение качества поверхности испытуемой детали относительно эталонного образца беч дополнительных Itepet<>crt(pot>n и балансировки измерительных каналов устройства путем выбора углов падения, для кото— рых регистрируем(гй сигнал максимален, \

На чертеже представлена оптпкокинематическая схема устройства.

Устройст(«о содержит кронштейны

1 и Z Г«ланку 3, шарнир 4, плоское поворотное .«еркало 5, модулятор 6, фотоприемчик 7, плоское поворотное зеркало Я, шарнир 9, планку 10, кронште (Hьl 11 и 12, двойной шарнир

13, держатель 14 исггытуемого образца, цержат< (ь 15 «талона, дефлектор

55

Изоб>ретение относится K измерител(ной технике, связанной с определеьп(ем параметров качества поверхности деталей на основе рефлектомеT рии поверхности. и может быть ис35

ПОЛ ь «О!«а H<> 1«Р(1тич ес к ОЙ прОГ(ышлен ности, 1!< ль из .брет< ния — I(oHHII(IEíèå точности и ((р<«изводительнс сти контроля ча счет кинемат((ческой < t«(I IH между 40 гониометрами, осуществляемой шарнирным механизмом и обеспечивающей опе16, двояко преломляюшую призму 1 7 и источник света (не показан).

Устройство образует два измерительных к<(нала А„В,С, I«и А2В,С П.

Устройство также содержит основание (не показано), на котором закреплены поворотные оси 0 g и 0 гониометров, На эти оси насажены диски (не показаны), радиусы которых соотносятся как 1:2. На дисках меньmего радиуса чакреплены кронштейны

1 и 12, а на дисках большего радиуса — поворотные столики (не показаны) с держателем 15 эталона и держателем 14 испьггуемого образца, Посредством укаэанных дисков с помощью гибких стальных лент (не показаны) осуи(ествляется кинематическая связь между кронштейнами 1 и

12 и поворотными столиками гониометров ° Шарниры 4 и 9 закреплены соответственно на планках 3 и 10 с возможностью вращения вокруг осей 02 и 0 . Планки 3 и 10 установлены с воэможностью вращения вокруг осей

О, и 0, Кронштейны 1 и 12 введены в и(арниры 4 и 9. Плоские поворотные зеркала 5 и 8 жестко закреплены на кронтшейнах 2 и 11 соответственно.

14 6 точку — вершины углов o(и,в, лежан(их на осях О, » 0 со«тнетстненно. Поскольку. еркал» 5 и 8 жестко закреплены на кронштейнах 2 и ll, шарнирно связанных с планками 3 и 10, н результате поворота которь1х углы с(и р не изменяются. т.е ° условие раненс:тна углон 4 = a(, и p ( г«храняс тгя, отраженные oò зеркал

5 и 8 световые пучки попадают на модулятор 6 в ту сже самую точку 06

После отражения от модулятора 6 пучки в направлении D попадают в фотоприемник 7, где регистрируется перемепный сигнал на частоте модуляции.

По амплитудному значению этого сигнала измеряются параметры качества обработки поверхности деталей.

5 14991

Кронштейны 2 и 11 введены и отверстия двойного шарнира 13, имеющего ось вращения О, параллельнук осям

0»0< . Перкаля 5 и 8 рас положены hop5 мально к линиям Р Р и Р < (1 (! и шарнирно связаны с кронштейнами 1 и 12 и планками 3 и 10 соответственно г возможностью нращения вокруг осей О, и О, Оси О и Ос проходят через точки пересс чения окружностей с центрами

О, и 0 ° Зеркалы ь1й модулятор 6 проходит через огь 0 . Все оси О, — O „ параллельны мсжду собой, причем оси

Р, O „, 0„ и О, лежат на окружности

) а о(r> 0< О> О< и

0 y — на окр жност» с центром О, а угчы с =:(,и p = p, . Кроме того, д

= n, =- pi =,э, с) о:-..прием»ик 7 уг.тановлен по хс ду светового пучка за моду- 2р лятором 6. !

1арнирный механизм образуют кронштейны 2 и 11, планки 3 и 10, шарниры 4 и 9, двойной шарнир 13.

Первый гониометр образуют держа- 25 тель 15 эталона, кронштеин 1 о поляризатором 18, а второй гoHHoMc держатель 14 образца, кронштейн 12 с поляризатором 19.

Устройство работает следующим 3р образом, Падающий па призму !7 световой пучок расщепляется на дна пучка Л, и A> c . взаимно ортогональной поляризацией, которые попадают ссответстненно на эталонное зеркало н держателе 15 и на испытуемый образец н держателе 14. Погле отражения от них н направлении В „ и В пучки света попадают на зеркала 5 и 8 и затем 4р вдоль прямой Г и Г проходят к зеркальному модулятору 6, попеременно направляющему при своем врашении вокруг оси 0 световые пучки двух измерительных каналов в направлении 45

D к фотоприемнику 7.

При синхронизации изменения углов падения световых пучков на эталонное зеркало и на испытуемый образец синхронно изменяются углы

o(p.При поворотах кронштейнов 1 и 11 отраженные от зталонн«го зеркала и испытуемого образца снетоные пучки проходят R направлении В и Я

Т, и вновь попадают в одну и ту же формула изобретения

1. Устройство для беснонтактного контроля качества обработки поверхног. ги деталей, содержащее ис точник снета и последовательно расположенные по ходу луча двоякопреломляюш ло призму, установленную с возможносты поворота вокруг оси источника света, и клин«видный дефлектор, два гониометра, каждый из которых включает столик, кронштейн, установленный с воэможностью поворота относительно оси с толикч, держатель, установленный на с.толике, и поляризатор, устан«вленний на кронштейне, модулятор и фотоприемник, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительности, оно cíàáæåío шарнирно устанонленными плоскими зеркалами, кинематически связанными г кронштейнами соответствующих гониометров, а модулятор установлен перед фотоприемником в точке пересечения окружностей, описываемых осями поворота плоских зеркал.

2, Устройство по и, l, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что модулятор выполнен в виде плоского зеркала, установленного на оси, проходящей через точку пересечения окружностей, описываемых осями поворота плоских зеркал параллельно осям поворота

Гониометрон.