Оптико-электронный профилометр Советский патент 1990 года по МПК G01B21/30 

Q1

00

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения формы отражающих поверхностей.

Цель изобретения повышение точности за счет более точного определения энергетического центра светового пятна.

На фиг. 1 представлена блок-схема профилометра; на фиг. 2 - схема вычислительного блока.

Профиломе-гр состоит из оптически связанных источника 1 излучения, све- тодепителей 2 и 3, уголковых отражателей 4 и 5, светоделителя 6 и фотоприемников 7 и 8, оптически, связанных с светоделителем 2 зеркал 9 и 10 и фотоприемника 11, схемы 12 слежения за лучом, электрически связанной с выходами фотоприемника 11, привода 13, электрически связанного с выходом схемы 12 и механически связанного с фотоприемником 11, вычислительного блока 14, входы которого подклю- чены к выходам фотоприемников 7 и 8 соответственно, регистрирующего блока 15, первый вход которого подключен к выходу блока 14, блока 16 перемещения контролируемого объекта, выход которого подключен к входу блока 15. Уголковьй отражатель 5 механически связан с фотоприемником 11. Фотопри- емник 11 предназначен для оптической связи с контролируемым объектом через светоделитель 2 и зеркала 9 и 10 р выполнен двухплощадным. Светоделитель 3 и уголковые отражатели 4 и 5 установлены на схеме интерферометра Майкельсона.

Вычислительный блок 14 выполнен из компараторов 17 и 18, выходы которых являются входами блока 14, вибраторов 19 и 20, входы которых подключены к выходам компараторов 17 и 18, последовательно соединенных инвертора 37, вход которого подключен к выходу компаратора 18 и моновибра- тора 21, последовательно соединенных инвертора 22, вход которого подключен к выходу компаратора 17 и моновибрато ра 23, схемы И 24, входы которой подключены в выходам моновибратора 20 и инвертора 22 соответственно, схемы И 25, входы которой подключены к выходам моновибратора 21 и компаратора 18, схемы И 26, входы которой подключены к выходам моновибратора 19 и компаратора 17 схемы И 27, входы кото

0

5

0

5

д0

35

40

50

55

рой подключены к выходам моновибратора 23 и инвертора 37, схемы И 28, входы которой подключены к выходам моновибратора 20 и компаратора 17, схемы И 29, входы которой подключены к выходам моновибратора 21 и инвертора 37 соответственно, схемы И 30, входы которой подключены к выходам моновибратора 19 и инвертора 22, схемы И 31, входы которой подключены к выходам моновибратора 23 и компаратора 18, схемы ИЛИ 32, входы которой подключены к выходам схем И 24-27, схемы ИЛИ 33, входы которой подключены к выходам схем 28-31, реверсивного счетчика 34, входы которого подключены к выходам схем ИЛИ 32 и 33 соответственно, и последовательно соединенных цифроаналогового преобразователя 35, вход которого подключен к выходу счетчика 34, и арифметического блока 36, выход которого является выходом блока 14.

Оптико-электронный профилометр работает следующим образом.

Изменение наклона поверхности контролируемого объекта вызывает изменение положения луча в плоскости фотоприемника 11. Сигналы с фотоприемника 11} соответствующие смещению луча, обрабатываются в схеме 12. По сигналу от схемы 12 привод 13 компенсирует смещение луча передвижением фотоприемника 11. Перемещения фотоприемника 11 измеряются с помощью интерферометра, образованного светоделителем 3 и уголковыми отражателями 4 и 5, сигналы с выхода которого поступают на фотоприемники 7 и 8. Сигналы с фотоприемников 7 и 8 поступают на входы блока 14, который вычисляет профиль поверхности контролируемого объекта. Профиль поверхности регистрируется блоком 15.

Вычислительный блок 14 работает следующим образом.

Поступающие на вход компараторов 17 и 18 синусоидальные сдвинутые по фазе на /ii /2 напряжения преобразуются в последовательности прямоугольных импульсов U и U {. В инверторах 37 и 22 они инвертируются. Напряжения на выходах инверторов 37 и 22 обозначим U и Ui соответственно. Поступающие на монт вибраторы 20, 21, 19 прямоугольные импупьсы иг, , U, U{ своими передними фронтами формируют короткие прямоугольны

1578

импульсы 0/U 2, 0/U.,, 0/UZ, 0/U, Г Из этих импульсов при помощи восьми схем И 24-31 и двух схем ИЛИ 32 и 36 формируются последовательности импульсов, соответствующие возрастанию и убыванию радиуса контролируемого объекта по алгоритмам

U. (0/U2 A U) V-(0/U 1A U,) V V(0/U2AU,) V ();

U - (0/U2AU,) V(0/U,AU2)Y (0/U2 AU,) V (0/U, A ua).

Один из этих сигналов поступает на суммирующий, а второй - на вычитающий вход реверсивного счетчика 34. Цифровой сигнал на выходе реверсивного счетчика 34 цифроаналоговым преобразователем 35 преобразуется а аналоговый сигнал. Последний в арифметичес-

10

5

0 5

ком блоке 36 по соответствующему алгоритму пересчитывается в величину текущего отклонения профиля контролируемого объекта,

Формула изобретения

Оптико-электронный профилометр, содержащий источник излучения и коор- динатно-чувствительный фотоприемник, предназначенный для оптической связи с источником излучения через контролируемую поверхность, о т л и ч а - ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, он снабжен последовательно соединенными схемой слежения за лучом, электрически связанной с фотоприемником, и приводом перемещения фотоприемника, светоделителем и интерферометром перемещений, оптически связанным с источником излучения через светоделитель, а измерительное плечо интерферометра механически связано с фотоприемником.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности за счет более точного определения энергетического центра светового пятна. Профилометр состоит из источника 1 излучения, интерферометра, образованного светоделителем 3 и уголковыми отражателями 4 и 5, двухплощадного фотоприемника 11 и привода 13. Смещение луча, вызванное изменением наклонов поверхности контролируемого объекта, компенсируется перемещением фотоприемника 11 под действием привода 13 по сигналам с фотоприемника 11. Перемещение фотоприемника измеряется с помощью интерферометра. 2 ил.