Способ измерения размеров изделий

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ 113ДЕЛИЙ, например диаметра провода . или волокна, заключающийся в том, •что направляют лазерное излучение на ^изделие, получают дифракцию лазерного излучения на измеряемом изделии, регистрир5тот возникаемую при этом дифракционную картину, о т л и ч а ю-щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, а также обеспечения измерения, размеров изде— !лия в процессе его изготовления, расширяют лазерное излучение до ег;о падения на изделие, производят сканирование дифракционной картины, получают электрические сигналы, соответствукядие распределению интенсивности излучения в дифракционной картине, и автоматически измеряют интервал времени между электрическими сигналами, прямо пропорциональный расстоянию между двумя соседними минимумами дифракционной картины, и судят 'по нему об измеряемом размере изделия.i(Лсо •vi to4^ ЮСО

1 1 !

" », y ;;+ 6> .

СО1ОЭ СОВЕТСЙИХ--СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„372429

3GD G О) В 11/1О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOlVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

, ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 1647352/25-28 (22) 27.04.7 1 (46) 30.09.83. Бюл. В 36 (72) К.И. Крылов, А.С. Иитрофанов, Р.В. Султанов и В.А. Тарлыков (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (53) 531.715.2(088.8) (54)(57) СПОСОБ ИЗИЕРЕНИЯ РАЗИЕРОВ

ИЗДЕЛИЙ, например диаметра провода или волокна, заключающийся в том, что направляют лазерное излучение на изделие, получают дифракцию лазерного излучения на измеряемом изделии, регистрируют воэникаемую при этом дифракционную картину, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, а также обеспечения измерения размеров изде,лия в процессе его изготовления, расширяют лазерное излучение до его .падения на изделие, производят скани рование дифракционной картины, получают электрические сигналы, соответствующие распределению интенсивности излучения в дифракционнои картине, и автоматически измеряют интервал времени между электрическими сигналами, прямо пропорциональный расстоянию между двумя соседними минимумами дифракционной картины, и судят по нему об измеряемом размере изде- Я лия.

372429

Изобретение относится к области ,контрольно-измерительной техники и может быть использовано, в частности,. для автоматического измерения и контроля диаметров проводов и волокон в процессе их изготовления.

Известен способ измерения размеров изделий, например диаметра провода или волокна, заключающийся a том, что направляют лазерное излучение на иэделие, получают дифракцию лазерного излучения на измеряемом изделии, регистриру9от возникаемую при этом дифраюционную картину9 по .которой и судят об измеряемом разме- ре изделия.

Однако такой способ измерения и контроля является все же недостаточно совершенным, сложным и дорогим.

Он не полностью использует возможную

20 при дифракционном методе точность измерения, что объясняется несовершенством способа регистрации дифракционной картины. Предлагаемый способ отличается

25 от известного тем, что с целью повышения точности измерения, а также обеспечения измерения размеров изделия в процессе его изготовления рас" ширяют лаэерное излучение до его падения на изделие, производят ска- нирование дифракционной картины, получают электрические сигналы, соответствующие распределению интенсивности излучения в дифракционной картине, автоматически измеряют интер- 35 вал времени между электрическими сигналами, прямо пропорциональный расстоянко между двумя соседними-мини-, мумами дифракционной картины, и судят по нему об измеряемом размере 40 иэделия.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 — временные диаграммы. 45

Устройство содержит оптический квантовый генератор (лазер) 1, линзы 2 и 3 телескопической систеьм, расширяющей луч, фокусирующую линзу

4, вращающийся отражатель 5, вход- -5О ну)о щель б фотоэлектронного устройства, фотоэлектронное устройство 7, осциллограф 8, усилитель 9, дифференцирующие цепочки 10 и 11, электронное устройство 12, измеряющее 55 интервал между двумя импульсами, цифровое или исполнительное устройство 13.

Способ измерения и контроля размеров изделий заключается в следующем.

Излучение газового оптического квантового генератора (лазера) 1-пропускают через телескопическую систему для увеличения размеров поперечного сечения луча и через измеряемый (или контролируемый) провод (или волокно) 14. Излучение проходит через линзу 4, в фокальной плоскости которой получается дифракционная картина. Между фокальной.плоскостью линзы 4 и самой линзой помещают вращающийся отражатель (например, зеркало) 5. В этом случае положение дифракционной. картины будет зависеть от положения вращающегося отражателя. Если в фокальной плоскости а6 поместить фотоэлектронное устройство (например, ФЭУ или фотоэлемент) с узкой входной щелью, то при вращении отражателя дифракционная картина будет сканироваться по щели 6 фотоэлектронного устройства 7, на его. выходе будет получен электрический сигнал, описывающий распределение интенсивности в дифракционной картине, которое, в свою очередь, связано с диаметром контролируемого провода или волокна.

Так как отражатель 5 вращается с постоянной и известной скоростью

9 то расстояние между двумя соседними минимумами дифракционной картины прямо пропорционально диаметру провода (вблизи центрального максимума).

Сигнал с фотоэлектронного устройства 7 можно подавать непосредственно на электронное регистрирующее устройство (например, осциллограф 8) для ,визуального .определения диаметра или на электронное устройства9 определяющее ширину одного из дифрак" ционных максимумов по минимальному (или нулевому) уровню.

Задача сводится к автомутическому электронному измерению .расстояния между двумя соседними минимумами дифракционной картины и может быть осуществлена следующим образом.

Электрический сигнал с фотоэлект.ронного устройства 7, повторяющий дифракционное распределение, усиливает ся усилителем 9 и проходит через две дифференцирующие цепочки 10 и )), т.е. дважды дифференцируется (см. фиг. 2). На выходе второй дифферен цирующей цепочки будут при этом полу,чены однополярные импульсы9 соот72429 l0

ВНИИПИ Заказ 8196/6 Тираж 602 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 3 ветствующие минимумам дифракционного распределения (точкам х1 и х ) . Ограничивая исследуемую часть дифрак-. ционной картины, например несколько большую, чем первый боковой максимум (QT x до х3) 1 мо7(НО получить

2 импульса, соответствующие соседним минимумам первого бокового макси- . мума. Сигнал с цепочки 11, представляющий собой 2 однополярных импульса, расстояние между которыми прямо пропорционально измеряемому диаметру 4, поступает на электронное устройство 12, определяющее. интервал и между двумя импульсами (аналогичные тем, которые используются в локации и дальнометрии).

Вывод информации возможен одновременно как на цифровое, так и на испольнительное устройство 13, изменяющее диаметр провода. Так как в предлагаемом способе регистрация осуществляется по ширине одного из дифракционных максимумов по минимальному уровню, результат измерения не зависит от изменения интенсивности лазера, пространственного перемещения провода или волокна в пределах пучка (а он достаточно широк, так как применена телескопическая система), а также распределения интенсивности лазерного излучения в поперечном сечении лазерного луча. При этом исключается необходимость точной ориентации фотоэлектронного датчика относительно дифракционного распределения.

Предлагаемый способ обеспечивает высокую точность, сравнительно прост, дешев и надежен и может быть с успехом применен во. всех устройствах контроля и измерения тонких длинномерных изделий непосредственно в процессе их изготовления как с визуальным, так и автоматическим контролем и выводом результатов измерения.