Способ определения диаметра отверстий и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01B11/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении диаметра отверстий.

Целью изобретения является повышение точности за счет исключения ошибок. связанных с влиянием на регистрируемые параметры длины отверстия, и повышение инфopмaтивнocYи путем определения длины отверстия.

На чертеже изображена оптическая схема устройства для определения диаметра отверстий.

Устройство содержит лазер 1, оптически связанные коллиматор 2 и первый светоделитель 3, первую призму 4, второй светоделитель 5, оптически связанный с отражателем 6 и первым фотоприемником 7, диафрагму 8, установленную перед входом первого фотоприемника 7, оптически связанные объектив 9 и второй фотоприемник 10, узел 11 крепления обьекта 12 с контролируемым отверстием, вторую призму 13, установленную между первой призмой 4 и вторым светоделителем 5, диафрагму 14 с эталонным отверстием, установленную между второй призмой 13 и объективом 9, коммутатор 15, установленный между диафрагмой 14 с эталонным отверстием и объективом 9 под углом 45° к его оси. диафрагма 14 с эталонным отверстием механически связана с отражателем 6 с возможностью совместного перещения, а узел 11 крепления размещен между первым светоделителем 3 и коммутатором 15.

Способ осуществляют следующим образом.

Излучение лазера 1 коллимируют коллиматором 2 и делят первым светоделителем 3

на два пучка: прошедший и отраженный. Отраженным пучком освещают контролируемое отверстие. Прошедший пучок последовательно отражается первой призмой 4 и второй призмой 13. Этим пучком освещают эталонное отверстие и с помощью объектива 9 получают его действительное изображение на втором фотоприемнике 10, Отраженный первым светоделителем 3 пучок излучения после прохождения контролируемого отверстия отражается коммутатором 15, проходит объектив 9 и попадает на второй фотоприемник 10. С помощью фотоприемника 10 регистрируют интенсивность излучения в дифракционной картине вдоль оси пучка излучения, прошедшего отверстие, и фиксируют координаты трех последовательных центральных минимумов интенсивности излучения в дифракционной картине. Формируют дифракционное изображение от входной плоскости контролируемого отверстия и действительное изображение от его выходной плоскости. Действительные изображения контролируемого и эталонного отверстий сравнивают с помощью коммутатора 15, выполненного с зеркальными участками, чередующимися с равными им по размеру и форме прозрачными участками. Коммутация изображений осуществляется вращением коммутатора 15. Фиксируют координату эталонного отверстия, соответствующую его положению при получении действительного изображения, и принимают ее за начало отсчета. Эталонное отверстие перемещают вдоль пучка, вместе с ним перемещается отражатель 6. Отражатель 6 со вторым светоделителем 5 образуют линейный интерферометр Майкельсона. В интерферометр поступает часть излучения от первой призмы 4, не попавшая на вторую призму 13. Проинтерферировавшее излучение регистрируется первым фотоприемником 7, по сигналу с которого определяют величину совместного перемещения диафрагмы 14 с эталонным отверстием и отражателя 6. При перемещении эталонного отверстия формируют его дифракционные изображения и сравнивают их с дифракционным изображением контролируемого отверстия, добиваются совпадения сравниваемых изображений, при совпадении фиксируют координату эталонного отверстия, принимают ее за окончание отсчета и находят разность зафиксированных координат, по которой определяют диаметр отверстия. С учетом зафиксированных координат определяют длину отверстия. Длину отверстия вычисляют по формуле

(R ± AR)2/2A(nk + nЈ) ,

где R - радиус отверстия; Д R - разность радиусов контролируемого и эталонного отверстий; Я - длина волны; пе - полное число минимумов интенсивности в дифракционной картине; rtk - число колец минимумов интенсивности в дифракционной картине контролируемого отверстия.

Диаметр отверстия вычисляют по формуле

D - ( nk + nЈ ) ,

где Si - относительная координата диафрагмы с эталонным отверстием.

Формула изобретения

1. Способ определения диаметра отверстий, заключающийся в том, что освещают

контролируемое отверстие, регистрируют интенсивность излучения в дифракционной картине вдоль оси пучка излучения, прошедшего отверстие, фиксируют координаты трех последовательных центральных минимумов интенсивности излучения в дифракционной картине и определяют диаметр отверстия с учетом зафиксированных координат, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и информативности путем определения длины отверстия, одновременно с контролируемым освещают эталонное отверстие, получают его действительное изображение, после освещения отверстий формируют дифракционное

изображение от входной плоскости контролируемого отверстия и действительное изобра- жение от его выходной плоскости, сравнивают действительные изображения контролируемого и эталонного отверстий,

фиксируют координату эталонного отверстия, принимают ее за начало отсчета, перемещают эталонное отверстие вдоль пучка, формируют его дифракционные изображения и сравнивают их с дифракционным изображением контролируемого отверстия, добиваются совпадения этих изображений, при совпадении фиксируют координату эталонного отверстия, принимают ее за окончание отсчета и находят разность зафиксированных

координат, по которой определяют длину отверстия.

2. Устройство для определения диаметра отверстий, содержащее лазер, оптически связанные коллиматор и первый светоделитель,

5 первую призму, второй светоделитель, оптически связанный с отражателем и первым фотоприемником, диафрагму, установленную перед входом первого фотоприемника, оптически связанные объектив и второй фотоприемник и узел крепления объекта с контролируемым отверстием, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности и информативности путем определения длины отверстия, оно снабжено второй призмой, установленной между первой призмой и вторым светоделителем, диафрагмой с эталонным отверстием, установленной

между второй призмой и объективом, коммутатором, установленным между диафрагмой с эталонным отверстием и объективом под углом 45° к его оси, диафрагма с эталонным отверстием механически связана с отражателем с возможностью совместного перемещения, а узел крепления размещен между первым светоделителем и коммутатором.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении диаметра отверстий. Целью изобретения является повышение точности за счет исключения ошибок, связанных с влиянием на регистрируемые параметры длины отверстия, и повышение информативности путем определения длины отверстия. Освещают контролируемое и эталонное отверстия. Формируют действительное изображение эталонного отверстия. Формируют дифракционное изображение от входной плоскости контролируемого отверстия и действительное изображение от его выходной плоскости, сравнивают действительные изображения контролируемого и эталонного отверстий, фиксируют координату эталонного отверстия, принимают ее за начало отсчета, перемещают эталонное отверстие вдоль пучка, формируют его дифракционные изображения и сравнивают их с дифракционным изображением контролируемого отверстия, добиваются совпадения этих изображений, при совпадении фиксируют координату эталонного отверстия, принимают ее за окончание отсчета и находят разность зафиксированных координат, по которой определяют диаметр отверстия и его длину. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. (Л

ю

75