Способ контроля линейных размеров микрообъектов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОЦ 612148

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22} Заявлено26.03.76 (21) 2341632/25-28 с присоединением заявки №(23) Приоритет(43) Опубликовано 25.06,78Бюллетень № 23 (46) Дата опубликования описания tK ОО то (53) М. Кл. (v 01 В 11/08

Гасуда рстаеннмй комитет

Совета Мнннотроа СССР

IIo делам иэаоретений

N откритнй (у) уды 531 715.2 i (088.8) В. К. Александров (72) Автор изобретения

Ивс.пи гут электроники АН Белорусской ССР (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ

М ИКРООБЪЕ КТОВ

ИзобретенИе относится к контрольно-измерительной технике, в частности к фотоэлектрическим способам контроля линейных размеров микрообъектов.

Известен способ фотоэлектрического контроля линейных размеров микрообъектов, основанный на методе светового калибра (!1.

В этом способе зазор, образованный наружным размером объекта или его контрастным изображением с внутренним размером щели диафрагмы, пропускает световой поток на фотоэлемент, выходной электрический сигнал которого является мерой отклонения размера контролируемого объекта.

Для возможности регистрации всех отклонений в пределах допуска ширина щели должна быть не менее суммы допуска размера и отклонения объекта или его изображения в щели диафрагмы. При однощелевом варианте и одном фотоэлементе над щелью погрешности размера и положения не разделяются. Для их разделения прибегают либо к увеличению ширины щели, превышающей контролируемый размер на отклонение размера и положения, либо к применению двухканальных систем с двумя диафрагмами и фотоэлементами, что приводит к снижению точности контроля из-за трудностей- обеспечения равных светотехнических и

2 электрических характеристик в обоих каналах. Способ, использующий двухканальную систему усложняет устройство измерения. наиболее близким техническим решением по своей технической сути и решаемой задаче а к изобретению является способ контроля линейных размеров микрообъектов с применением микроскопа, включающего диафрагму, расположенную в плоскости изображения, и фотоэлемент, заключающийся в том, что получают тв изображение микрообъекта в щели диафрагмы и регистрируют фотоэлементом световой поток, проходящий через диафрагму (2).

Световой поток перед подачей его на развертывающее устройство преобразуют в сходящийся. Теневой (контрастное) изображение та предмета линзой проецируют в плоскость щели диафрагмы (вращающегося модулятора) и о размере судят по длительности затемнения фотоэлемента, находящегося под щелью внутри развертывающего устройства .(илн по числу прошедших импульсов).

Осуществление указанного фотонм пульсного способа связано с трудностями обеспечения постоянства скорости относительного перемещения изображения и щели диафрагмы, вследствие чего погрешности линейной скорости счи25 тывания неизбежно увеличивают погрешност.

612148

60 з контроля, Преобразование параллельного светового потока перед подачей на развертывающее устройство в сходящийся вызывает дополнительные погрешности, связанные с изменением масштаба изображения. Кроме того, сведение параллельного пучка, содержащего информацию о погрешностях, в сходящимся реализуется с помощью линз, имеющих криво линейную поверхность, что усложняет устрой ство и увеличивает погрешность измерения.

Ширина щели диафрагмы сводится к минимуму (до нескольких. сотых долей мм), однако она носит соизмеримую с ее размером погрешность в измерение. Все указанные выше погрешности снижают точность контроля.

Цель изобретения — повышение точности контроля линейных размеров микрообъектов.

Для этого изображение микрообъекта перед щелью диафрагмы оптически раздваивают со сдвигом друг относительно друга в направлении линии измерения на величину, равную номинальному размеру мнкрообьекта, регистрируют величину изменения светового потока вследствие расхождения или наложения полуконтрастных изображений, по которой и судят о контролируемом размере.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема для осуществления предлагаемого способа фотоэлектрического контроля размеров микрообъектов, на фиг. 2 — вид микрообъекта в. щели диафрагмы в плоскости изображения при отсутствии отклонений размера; на фиг. 3 — то же, при наличии верхнего .отклонения; на фиг. 4 — то же, при наличии нижнего отклонения.

На пути параллельного пучка светового потока l, предпочтительно модулированного, помещают контролируемый микрообъект 2 перед объективом 3 микроскопа (на чертеже не изображен). Теневое (контрастное) изображение 4 (заштриховано двумя перекрещивающимися лнниямн) микрообъекта оптической системой 5 раздванвают, преобразуя в два полуконтрастных изображения б (эаштрихованы одной линией под разными углами), разведенные в режиме настройки на величину номинального (прн симметричном допуске) нли среднего (при не.симметричном допуске) контролируемого размера.

Раздвоенное изображение вводят в щель диафрагмы 7 и вырезанный щелью диафрагмы участок иэображения, примыкающий к месту соприкосновения двух полуконтрастных изображений, проецируют на чувствительный электрод фотоэлемента 8.

Фотоэлемент вырабатывает пропорциональный воспринимаемому. световому потоку электрический сигнал, который усиливают усилителем 9 и.регистрируют измерительным прибором 10. К усилителю подсоединяют оперативное запоминающее и вычислительное устройство 11; имеющее выход на регистрирующий прибор 12. Между диафрагмой 7 и фотоэлементом 8 (в сечении А — А) может быть помещено поворотное зеркало (на чертеже не показано), направляющее иэображение в щели диафрагмы в глазной окуляр микроскопа, что позволяет осуще=твлять настройку величины раздвоення изображения контролируемого объекта также визуально.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Сначала производят .настройку схемы, для чего на предметный столик микроскопа устанавливают микрообъект с номннальным.контролируемым размером или его эталон, освещают его. При наблюдении в окуляр микроскопа производят с помощью оптической системы 5 раздвоение его изображения в направлении линни измерения на величину номинального размера и проецирование в плоскость изображения с центрированием относительно щели диафрагмы 7; При этом в поле зрения наблюдаются два полуконтрастных изображения микрообъекта (см. фиг. 2), состыкованных по краю (в слу: чае контроля диаметра — по образующим цилидра), Затем переключают световой луч на фотоэлемент 8 и отмечают на измерительном приборе 10 усиленный выходной электрический . сигнал как опорный и выключают фотоэлемент 8. Далее производят непосредственно контроль, для чего на;предметный столик микроскопа в то же положение устанавливают контролируемый микрообъект 2, включают фотоэлемент 8 и по отклонению выходного электрического сигнала показывающего прибора судят о величине и знаке отклонения размера.

При наличии верхнего отклонения два полуконтрастных изображения в зоне соярикосно30 вения накладываются и образуют контрастный участок (см. фиг. 3), равный по ширине верхнему отклонению, умноженному на увеличение микроскопа. Световой поток, проходящий через диафрагму на фотоэлемент, уменьшится и соответственно ему уменьшится электрический ток фотоэлемента. Прн наличии нижнего отклонения образуется просвет между полуконтрастнымн изображениями (см. фиг. 4) н электрический ток фотоэлемента пропорционально увеличится.

4р Далее цикл операций в режиме контроля при поштучном контроле микрообъектов повторяют.

В слуЧае контроля подвижного объекта, например диаметра мнкропроволоки в процессе перемотки, режимы настройки и контроля идентичны описанному. Перемещение проволоки в этом случае должно осуществляться вдолЬ ее оси, в направлении, нормальном к линии измерения, а отклонение диаметра проволоки по длине будет фиксироваться регистрирующим прибором 12.

Формцла изобретения

Способ контроля линейных размеров микрообъектов с применением микроскопа, включающего диафрагму, расположенную в плоскости изображения, и фотоэлемент, заключающийся в том,-что получают изображение микрообъекта в щели диафрагмы и регистрируют фотоэлементом световой поток, проходящий че612148

Составитель А. Лобзова

Техред О. Луговая Корректор Л. Гриценко

Тираж 872 Подписное

Редактор Л. Народная

Заказ 3452/38

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений н открытий (13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патентэ, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 рез диафрагму, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, изображение микрообъекта перед щелью диафрагмы предварительно оптически раздваивают со сдвигом друг относительно друга в направлении линии измерения на величину, равную номи-. нальному размеру микрообъекта, регистрируют величину изменения светового потока вследствие расхождения или наложения полуконб трастйых изОбражений, по которой н судят о

"контролируемом размере.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

I Воронцов Л. Н. Фотоэлектрические сисТЕМЫ КОНТРОЛЯ ЛИНЕЙНЫХ ВЕЛИЧНИ. М., кМаЦ4Иностроение», 1965, с. 94.

2. Авторское свидетельство СССР № 2410! 9, кл. б 01 В I I/09, 1969.