Способ определения геометрических размеров отражающих объектов Советский патент 1988 года по МПК G01B11/02 G01B9/02 G01B11/24 

00 СП

со со СП

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения геометрических параметров отражающих объектов путем использования принципов интерферометрии пониженной чувствительности.

Целью изобретения является обеспечение возможности измерения геометрических размеров объектов, переме- щающихся в направлении, параллельном освещающему пучку света, за счет нечувствительности к смещениям объекта, достигаемой выбором опорной точки на поверхности объекта и сравнением изменения формы поверхности на интервале, равном расстоянию межу освещающими пучками с оптической азностью пути этих пучков.

На чертеже изображена принципиальая схема устройства для реализаций пособа определения геометрических азмеров отражающих объектов.

Устройство содержит последоваельно расположенные полупроводниовый лазер 1, светоделителъную платину 2, компенсаторы 3 и 4 оптического пути, электромеханический привод 5, связанный с компенсатором 3 соединенный с датчиком 6 угол - код, интерферометр сдвига, выполненный в виде телескопического объектива, состоящего из линз 7 и 8 и дифракционной рещетки 9, установленной между линзами в месте сопряжения их фокусных расстояний. Телескопический объект ориентирован своей осью симметрично нормали, опущенной в точку пересечения осей плеч светоделитель- ной пластины 2 с плоскостью установки объекта, и его входное окно обращено к этой плоскости, перед дифракционной рещеткой 9 на оси интерферометра сдвига установлена диафрагма 10, за линзой 8 в плоскости, оптически сопряженной с плоскостью установки объекта, помещен фотоприемник 11, выход которого соединен с блоком 12 измерения контраста интерференционных полос, выход которого подключен к установочному входу запоминающего устройства 13, информационные входы которого соединены с выходом датчика 6.

Способ осуществляется с помощью данного устройства следующим образом.

Светоделительная пластина 2 разделяет излучение лазера 1 на два па-, раллельных пучка и направляет их на

объект 14. Компенсатор 3 непрерывно изменяет разность оптического пути этих пучков. Пучки света,отраженные от объекта 14, совмещаются при помощи интерферометра сдвига, состоящего из линз 7 и 8 и дифракционной рещетки 9. Диафрагма 10 служит для увеличения среднего размера элементов спекл - структуры света, отраженного от диффузионного объекта 14, поскольку фаза каждого спекла является случайной величиной, входное окно фотоприемника 11 должно быть меньше его среднего размера. Толщины пластинок компенсатора 3 и настройка компенсатора 4 подбираются таким образом, чтобы выполнялись условия

D

wokc

мин

2: 2Н + 8 6 2h - &.

5

0

5

где

моче АЛИЧ

D,

S Н и h

верхняя и нижняя границы интервала соответственно;длина когерентности излучения; соответственно максимальная и минимальная величины изменения размеров объекта между его точка- rvm, освещаемыми двумя пучками света.

Поскольку разность оптического пути в плечах интерферометра сдвига непрерывно изменяется, в момент появления контрастных полос в поле интерферен- ции с выхода фотоприемника 11 на вход блока 12 измерения контраста интерференционных полос поступает синусоидальный сигнал с переменной амплитудой. При достижении амплитуды сигнала максимальной величины блок 12 измерения контраста интерференционных полос вьщает управляющее напряжение на запоминающее устройство 13, которое фиксирует информацию с датчика 16 угол - код. Эта информация характеризует задержку, которую вводит в плечо интерферометра компенсатор 3. посредством привода 5 в момент максимума контраста полос. Таким образом, зная толщины пластинки 2, компенсатора А и геометрию оптической схемы, можно измерить изменение форм поверхности объекта на интервале, равном расстоянию между освещающими пучками света. Искомый параметр пропорционален величине оптического пути компенсатора 3, где коэффициент пропорциональности есть величина, обратная косинусу угла между нормалью, опущенной в плоскость установки объекта, и направлением распространения освещающих исследуемую поверхность пучков,

Формулаизобретения

Способ определения геометрических размеров отражающих объектов, заключающийся в том, что разделяют излучение света на два пучка, первый из которьк направляют на поверхность объекта, совмещают пучок света, отраженный от поверхности объекта, с вторым пучком, регистрируют интерференционную картину, измеряют ее максимальный Контраст и определяют геометрические размеры объекта, о т- личающийся тем, что , с целью обеспечения возможности измерени геометрических размеров объектов, перемещающихся в направлении, парап- лельном первому пучку света, второй

пучок направляют на поверхность объекта параллельно первому,изменяют разность их оптических путей в интервале, определяемом условиями

Омакс 2Н+8)

+,

где D

МО КС МИИ

верхняя и нижняя границы интервала соответственно;: о - длина когерентности излучения света;

Н - максимальная величина изменения размера объекта меясду его точки- ми, освещаемыми двумя пучками света;

h - минимальная величина изменения размера объекта между его точками, освещаемыми двумя пучками света,

а в момент максимального контраста интерференционной картины- регистрируют величину разности оптических путей пучков, по которой судят об искомом размере объекта.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения геометрических параметров отражающих объектов. Цель изобретения - обеспечение возможности измерения геометрических размеров объектов, перемещающихся в направлении, параллельном освещающему пучку света. Разделяют излучение от лазера 1 на два пучка, первый из которых направляют на поверхность объекта 14, а второй - на поверхность объекта 14 параллельно первому j изменяют разность их оптических путей в интервале, определяемом усD ловиями В„„ где D D S, D,, 6 h -& , - верхняя и нижняя мече АЛИН границы интервала соответственно; S - длина когерентности излучения света; И - максимальная величина изменения размера объекта между его точками, освещаемыми двумя пучками света; h - минимальная величина изменения размера объекта между его точками, освещаемыми двумя пучками света. Регистрируют интерференционную картину, измеряют ее контраст. В момент максимального контраста интерференционной картины регистрируют величину разности оптических путей пучков, по которой и судят об искомом размере объекта. 1 ил. Q (Л