Дифракционный способ измерения линейного размера изделия и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК G01B11/08 

11

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейного размера различных изделий, например мик ропроволоки.

Цель изобретения - повьшение точности измерения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - функциональ ная схема блока формирования нелиней но изменяющегося напряжения; на фиг. 3 - временные диаграммы сигна- лов, формируемых на выходе распределителя импульсов и формирователя , нелинейно увеличивающегося напряжения.

Устройство содержит оптически связанные лазер 1, модулятор 2 интенсивности, объектив 3. блок 4 сканирования дифракционной картины и фотоприемник 5, блок 6 измерения периода, состоящий из последовательно соединенных полосового фильтра 7, подключенного к фотоприемнику 5, узла 8 определения экстремума, узла 9 измерения периода, индикатора 10, датчики 11 и 12 положения, связанные с блоком 4 сканирования дифракционной картины, блок 13 формирования нелинейно изменяющегося напряжения синхронизирующие входы которого подключены к датчикам 11 и 12 положения выход блока 13 формирования нелинейно изменяющегося напряжения соединен с управляющим входом модулятора 2 интенсивности.

Блок 13 формирования нелинейно из меняющегося напряжения (фиг. 2) выполнен в виде генератора 14, триггера 15, распределителя 16 импульсов, тактовый и управляющий входы которого подключены к генератору 14 и выходу триггера 15, формирователя 17 нелинейно увеличивающегося напряжения, управляющие и синхронизирующие входы которого подключены соответственно к выходам распределителя 16 импульсов и выходам триггера 15.

Измеряется линейный размер изделия 18.

Способ реализуется следующим образом.

Монохроматический когерентньй пучок света, формируемый лазером 1, направляется через модулятор 2 интен сивности на изделие 18. Дифракционная картина от изделия 18 строится

)

577012

с помощью объектива 3 в плоскости анализа.

Блок 4 сканирования дифракцинной картины осуществляет сканирование дифракционной картины, а фотоприемник 5 преобразует распределение интенсивности дифракционной картины в электрический сигнал.

IQ При достижении элементом сканирования, входящего в блок 4 сканирования дифракционной картины первого крайнего положения, соответствующего пространственному положению нуле15 вого максимума дифракционной картины, датчик 11 положения формирует сигнал, поступающий на триггер 15 (фиг..2а)5 входящий в блок 13 формирования нелинейно изменяющегося нап20 ряжения.

. Триггер 15 перебрасывается и формирует сигнал управления, поступающий на распределитель 16 импульсов. По тактовым сигналам, формируемым

25 генератором 14, распределитель 16 импульсов формирует сдвинутые по времени друг относительно друга импульсы (фиг. За), поступающие на, управляющие входы формирователя 17

30 нелинейно увеличивающегося напряжения, формирующего нелинейно изменяющееся напряжение (фиг. 36).

Нелинейно изменяющееся напряжение, форма которого обратно пропорциональна распределению интенсивности максимумов дифракционной картины от изделия 18, при отключенном модуляторе 2 интенсивности поступает на модулятор 2 интенсивности изменяюще35

го интенсивность потока излучения лазера 1.

При сканировании дифракционной картины блоком 4 сканирования дифракционной картины на выходе фотоприемника 5 формируется периодический сигнал, амплитудные значения которого изменяются незначительно.

Периодический электрический сигнал, снимаемый с фотоприемника 5. поступает на полосовой фильтр 7, входящий в блок 6 измерения периода. Сигнал с выхода полосового фильтра 7 поступает на узел 8 определения экстремума, выделяющего экстремальные точки периодического электрического сигнала.

Импульсы с выхода узла 8 определения экстремума поступают на вход узла 9 измерения периода, осуществляю3

щего измерение периода импульсов, формируемых узлом 8 определения экстремума.

Результат измерения одного или нескольких периодов импульсов, длительность которых связана с линейным размером изделия 18, индицируется индикатором 10.

При достижении элементом сканирования, входящим в блок 4 сканирования дифракционной картины, второго крайнего положения, соответствующего пространственному положению одного из боковых максимумов дифракционной картины, датчик 12 положения формирует сигнал, поступающий на триггер 15, и перебрасывает его.

Триггер 15 формирует сигналы управления, один из которых останавливает распределитель 16 импульсов, второй сигнал управления сбрасывает в ноль формирователь 17 нелинейно увеличивающегося напряжения.

При этом модулятор 2 интенсивности уменьшает интенсивность пучков лучей, формируемых лазером 1, до

величины, близкой к нулю (фиг. Зб). I

Использование предлагаемых способов и устройства позволяет повысить точность измерения за счет более точного выравнивания интенсив- ностей максимумов дифракционной картины .

Формула изобретения

1. Дифракционный способ измерения линейного размера изделия, заключаю357701 4

щийся в том, что направляют на изделие монохроматический когерентный пучок света, формируют от изделия дифракционную картину, интенсивность максимумов которой поддерживают постоянной при среднем размере изделия, сканируют дифракционную картину с одновременным преобразованием распре10 деления интенсивности дифракционной картины в электрический сигнал, измеряют период электрического сигнала, по которому судят о линейном размере изделия, отличающий15 с я тем, что, с целью повьмения точности измерения, интенсивность максимумов дифракционной картины поддерживают постоянной, изменяя инт тенсивность пучка света, направляе20 мого на изделие.

2. Устройство для измерения линейного размера изделия, содержащее оптически связанные лазер, объектив, модулятор интенсивности, блок ска25 нирования дифракционной картины и фотоприемник, блок измерения периода, о-т л и чающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено двумя датчика30 ми положения, связанными с блоком сканирования дифракционной картины, блоком формирования нелинейно изменяющегося напряжения, синхронизирующие входы которого подключены к двум датчикам положения,модулятор интенсивности выполнен электрически управляемым, управляющий вход модулятора интенсивности подключен к выходу блока формирования нелинейно из.Q меняющегося напряжения.

35

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет поддержания неизменной интенсивности максимумов дифракционной картины. Когерентньй монохроматический пучок света, формируемый лазером 1, направляют через модулятор 2 интенсивности на изделие 18. Дифракционная картина, формируемая объективом 3, сканируется блоком 4 сканирования дифракционной картины и преобразуется в электрический сигнал фотоприемником 5. Период сигнала, снимаемого с фотоприемника 5, измеряется блоком 6 измерения периода. По периоду сигнала судят о размере изделия. В начале и по окончании сканирования дифракционной картины датчики 11 и 12 положения формируют сигналы, по которым блок 13 формирования нелинейно изменяющегося напряжения формирует напряжение, амплитуда которого об- . ратно пропорциональна амплитудам максимумов в дифракционной картине при среднем размере изделия 18. Сигнал, снимаемый с блока 13, поступает на вход модулятора 2 интенсивности, который поддерживает постоянной интенсивность максимумов дифракционной картины. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. i (Л