Способ измерения объектов малых размеров с неровными краями и интерферограмм на базе фотоэлектрических приемников излучения

Авторы патента:


Способ измерения объектов малых размеров с неровными краями и интерферограмм на базе фотоэлектрических приемников излучения
Способ измерения объектов малых размеров с неровными краями и интерферограмм на базе фотоэлектрических приемников излучения

 


Владельцы патента RU 2505783:

Юдин Борис Игоревич (RU)

Изобретение относится к способам измерения объектов с малыми размерами. Изображение объекта печатается на фотослайде с дальнейшим увеличением размеров изображения путем его проектирования с помощью диапроектора на экран. Размер полученного изображения определяется в относительных единицах - электрических импульсах с предварительной калибровкой и последующим переводом количества импульсов в метрические единицы длины. Количество импульсов генерируется включением и выключением пересчетных устройств. Сигнал на включение или выключение этих устройств подает равномерно движущийся по экрану фотодиод, в зависимости от прохождения им темных и светлых тонов на экране. Полученная информация передается для обработки в компьютер. Технический результат - повышение точности измерения объекта. 2 ил.

 

Изобретение относится к способам измерения объектов с малыми размерами, порядка десятков и сотен микрон, с неровными краями с последующей компьютерной обработкой результатов измерения. Цель изобретения - определение размеров объектов с неровными краями и ширины полос интерферограмм.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность измерения объекта и автоматически определить точку отсчета при размытом крае объекта измерения с последующей компьютерной обработкой результатов измерения. Принцип методики заключается в том, что измеряемый объект фотографируется с помощью микроскопа и изображение измеряемого объекта, отпечатанное на фото слайде, проектируется при помощи диапроектора на экран. При этом отношение истинного размера объекта к его изображению на слайде легко определяется по масштабу увеличения микроскопа. Для определения масштаба увеличения объекта при проекции его на экран, изображение калибруется с помощью слайда с изображением объекта с заранее известными размерами, например полоской с ровными краями шириной 1 мм.

Одним из частных решений этой задачи является измерение ширины интерференционных полос, полученных в результате проведения оптических экспериментов. В этом случае все интерференционные полосы, являющиеся объектом измерения, имеют размытые края. В состав установки входит:

1. Диапроектор, куда вставляется слайд с фотографическим кадром проявленного изображения.

2. Экран, куда проектируется данный кадр.

3. Фотодиод, который равномерно перемещается по экрану, встречая на своем пути чередование светлых и темных тонов.

4. Два счетчика электрических импульсов с цифропечатью, один из которых включается и считает электроимпульсы, когда светодиод движется, например, по светлому тону и выключается, когда фотодиод входит в область темного тона. Другой счетчик наоборот, включается и считает электроимпульсы, когда фотодиод входит в область темного тона и выключается, когда фотодиод переходит в область светлого тона, а также элементы, приведенные на рис.1.

Предварительно установка калибруется, т.е. определенная единица длины на фотографическом слайде должна соответствовать определенному числу импульсов.

Блок-схема установки приведена на рис.1.

Одной из особенностей данной методики является то, что ширина измеряемого объекта, в данном случае интерференционной полосы, измеряется в относительных единицах-импульсах, регистрируемых на экране пересчетного устройства, когда по сигналу с фотодиода устройство включается и начинает считать импульсы.

Таким образом, точность измерения ширины полос значительно повышается благодаря тому, что частоту следования импульсов и время прохождения фотодиодом светлой и темной полосы можно варьировать в широких пределах.

После этого результат измерения ширины полосы в количестве импульсов переводится, в соответствии с калибровкой, в единицы длины - мм или мкм.

Другой особенностью данной методики является то, что фотодиод автоматически реагирует на степень затемненности полосы, т.е. он сам выбирает точку отсчета ширины полосы, посылая сигнал на пересчетное устройство. Таким образом, решается задача размытости полосы при переходе темного тона в светлый и наоборот. После обработки результатов измерений при помощи компьютера на мониторе получается изображение интерференционной картины с резкими границами перехода светлого и темного тонов.

На рис.2 представлена электрическая принципиальная схема устройства запуска и остановки пересчетных устройств ПСО сигналами с фотодиода ФД-1 при прохождении им темных и светлых полос интерференционной картины, полученной на фото слайде.

Способ иллюстрируется примером.

Берут фото слайд с изображением интерференционных полос. Границы полос при переходе из светлого тона в темный имеют не четкую, размытую структуру. Слайд вставляют в диапроектор и проектируют на экран. Предварительно для калибровки в диапроектор вставляют слайд с изображением полосы шириной 1 мм с четким переходом светлого тона в темный. Фотодиод ФД-1 равномерно движется по экрану, попеременно пересекая границы темных и светлых тонов. При прохождении темной области сигнал с фотодиода отсутствует, при прохождении светлой области с фотодиода поступает электрический сигнал.

Сигнал с фотодиода ФД-1 усиливается операционными усилителями 140 УД 6 и поступает на вход микросхемы 155 ТЛ 3, в состав которой входят два триггера Шмита с элементом на входе 4 И-НЕ. Сигналы с двух выходов МС поступает непосредственно на входы счетчиков импульсов ПСО, предварительно усиливаясь усилителями, собранными на транзисторах К 361. Сигналы с двух других выходов МС 155 ТЛ 3 поступают на входы МС 155 ЛА 3, в состав которой входят четыре элемента 2 И-НЕ и после этого поступают, предварительно усиливаясь, на входы счетчиков импульсов ПСО. Это сделано для того, чтобы при наличии сигнала с фотодиода первый ПСО включался и начинал считать импульсы, а второй выключался. И наоборот - при отсутствии сигнала с фотодиода первый ПСО выключался и заканчивал счет импульсов, а второй включался и начинал считать импульсы. При проекции на экран калибровочного слайда и включении счетчика импульсов при прохождении фотодиодом границы темного и светлого тонов, устанавливается количество импульсов, соответствующее ширине полосы в 1 мм на фотографическом слайде. Таким образом, определятся коэффициент для обратного пересчета - число импульсов в единицы длины. В соответствии с блок-схемой, приведенной на рис.1 информация с пересчетных устройств ПСО поступает в компьютер, где обрабатывается и, в соответствии с программой из компьютера поступает сигнал на обнуление дисплеев пересчетных устройств для нового счета импульсов при прохождении фотодиодом очередной границы темного и светлого тонов. Таким образом, по мере равномерного продвижения фотодиода по экрану, в компьютер поступает информация о ширине, проектируемых на экран интерференционных полос.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. П. Хоровиц, У. Хилл. Искусство схемотехники // Москва, «Мир», 1986.

2. Б.И. Юдин. Расчет профиля градиента распределения показателя преломления заданной формы в оптических элементах из стекла для улучшения их оптических параметров. // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. В.2, 2008, С. 27-29.

3. С.Ф. Грилихес, В.Г. Ильин, М.Н. Полянский. Интеференционное изменение параметров элементов градиентной оптики. // Сб. научн. тр. Тула: Тульский политехнический институт. 1980. С.3-6.

Способ измерения объектов малых размеров с неровными краями и интерферограмм на базе фотоэлектрических приемников излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений этих объектов, их изображение, полученное на фотослайде и проектируемое на экран, измеряется в относительных единицах - электрических импульсах с предварительной калибровкой и последующим переводом количества импульсов в метрические единицы длины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к волоконно-оптическим преобразователям перемещений. .

Изобретение относится к измерительным приборам неразрушающего контроля технологического оборудования атомных электростанций в условиях затрудненного доступа, в сильных радиационных полях, в жидких и воздушных средах, а именно для дистанционного визуального контроля реакторного пространства, внутренней поверхности технологических каналов, элементов графитовой кладки, подводных металлоконструкций транспортно-технологических емкостей, трубопроводов, сосудов, емкостей, полостей и т.п.

Изобретение относится к технологии экспресс-анализа качества вяжущего материала (связки) на основе -оксида алюминия, применяемого для изготовления огнеупоров. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для бесконтактного оптического измерения физических параметров прозрачных объектов, как-то профиля, толщины стенки.

Дальномер // 2463553
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к дальномерам. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. .

Изобретение относится к оборудованию для измерения ширины изношенной части контактного провода. .

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к оптическим устройствам для измерения малых линейных и угловых перемещений поверхностей объектов контроля, основанным на применении оптических интерференционных методов.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению геометрических размеров объектов с помощью триангуляционных лазерных датчиков. Способ калибровки и настройки системы лазерных датчиков, а также устройство, реализующее данный способ, содержит настроечный образец, который ориентируют в трехмерном пространстве по отношению к блоку «камера-лазер» так, что свет, излучаемый лазером, виден камере, лазеры и камеры располагают на определенном расстоянии друг от друга так, что оптические оси лазеров и камер противолежат под определенным углом, определяют свойства лазера от света, записанного камерой, и расположение лазера относительно камеры. Причем лазерные датчики объединяют в одну систему координат, располагают под каждым из видимых лучей ванночки, представляющие собой настроечные образцы соответствующей формы, в качестве заполнителя ванночек используют воду, масло или любую другую жидкость, калибровку осуществляют по поверхности жидкости, на которую падает луч лазера, образуя на поверхности жидкости видимый след, при калибровке лазерные датчики перемещают в трехмерном пространстве по высоте, по сторонам, поворачивают на определенные углы, добиваясь визуально и на мониторе одинаковых значений геометрических параметров видимого следа от лазерных лучей на жидкой поверхности по всей длине ванночки, равной ширине настроечного образца, уровень во всех ванночках поддерживают одинаковым и горизонтальным. Технический результат - удобство эксплуатации ввиду использования устройств, которые формируют поверхности из жидкости, а не из твердотельных образцов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к калибровке лазерных толщиномеров, построенных по методу лазерной триангуляции, при котором пучки излучения направлены с двух сторон перпендикулярно к контролируемой поверхности, а принятый оптический сигнал фиксируется многоэлементным приемником. Лазерный толщиномер дополнительно снабжен калибровочным приспособлением. Калибровочное приспособление жестко зафиксировано штифтованным винтовым соединением на корпусе толщиномера, обеспечивающим перпендикулярность пучков лазерного излучения к плоскости положения эталона, и содержит плату управления, линейный шаговый двигатель для перемещения эталона tet, зафиксированного в зоне измерения на общем основании с фотоэлектрическими модулями. При калибровке эталон - tet дискретно перемещают к другой границе зоны измерения и для каждого положения эталона tet измеряют расстояния R1i, R2i от фотоэлектрических модулей до каждой стороны эталона tet. Определяют соответствующие этим расстояниям номера элементов n1i, n2i на многоэлементных фотоприемниках, а затем определяют угловые коэффициенты k1, k2 и смещения b1, b2, калибровочных прямых для каждого фотоэлектрического модуля, применяя метод наименьших квадратов. Технический результат - повышение точности измерения при воздействии вибрации, изменении температуры окружающей среды, волнистости и изогнутости объектов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способу измерения длины электрического кабеля, содержащему: обеспечение электрического кабеля, имеющего длину и включающего в себя нейтральную ось кабеля и волоконный модуль, вытянутый в продольном направлении вдоль кабеля и включающий в себя оптоволокно, расположенное, по существу, вдоль нейтральной оси, причем оптоволокно механически соединено с кабелем; введение оптического сигнала в оптоволокно; детектирование светового излучения, обратно рассеянного из оптоволокна в ответ на упомянутый введенный оптический сигнал; анализ детектированного обратно рассеянного светового излучения как функции времени, чтобы определить длину оптоволокна, и выведение длины кабеля исходя из длины оптоволокна. Изобретение обеспечивает измерение относительно большой длины кабеля проходящего в том числе сложным маршрутом. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам контроля линейных смещений объектов оптико-электронными методами. Устройство для измерения линейного смещения объекта содержит точечный излучатель, фотоприемную систему, оптически сопряженную с излучателем, включающую оптический фильтр, объектив и фотоприемное устройство, установленное в плоскости изображения объектива и выполненное в виде матричного фотоприемника, соединенного с блоком обработки, а также блок управления излучателем, содержащий канал управления излучателем и микроконтроллер, выходы которого соединены с входом канала управления излучателем. Вход микроконтроллера соединен с блоком обработки, при этом выход канала управления излучателем соединен с входом излучателя, при этом устройство содержит два ретрорефлектора, предназначенных для размещения на контролируемом объекте. Кроме того, точечный излучатель расположен на оптической оси объектива в пределах фотоприемной системы, так что индикатриса его излучения направлена от фотоприемной системы в сторону ретрорефлекторов. Технический результат - снижение энергопотребления излучателем и упрощение обслуживания и эксплуатации устройства в целом. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх