Способ определения положения границы объекта Советский патент 1992 года по МПК G01B21/00 

СО

с

liv СО

сл ю

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к способам определения границы объекта, необходимым для измерения размеров объектов и параметров их движения в пространстве.

Известен способ, включающий формирование интерференционного поля двумя пересекающимися когерентными пучками света, ввод объекта в интерференционное поле, регистрацию в отдельности когерентной и некогерентной составляющих результирующего поля, которое представляет собой супе|зпозицию световых волн, рассеянных передней и задней кромками микрообъекта, определение размера микрообъекта, осуществляемое подсчетом числа полрс в пределах его теневого изображения посредством их фотоэлектрической регистрации.

Однако известный способ измерения геометрических размеров имеет недостаточную точность определения положения границы объекта, так как о положении границы объекта судят по уровню интенсивности оптического сигнала.

Наиболее близким по технической сущности является время - импульсный способ, согласно которому объект вводят в световой луч, состоящий из тонкого пучка, распространяющегося параллельно оптической оси системы и быстро перемещающегося посредством электромеханического сканирования в перпендикулярном направлении, преобразуют световой поток, прошедший мимо кромки объекта, в электрический сигнал, по параметрам которого судят о положении границы объекта.

Недостатками известного способа являются:

высокие требования к точности изготовления механического сканатора:

относительно большая инерционность и ограниченная скорость сканирования, связанная с необходимостью перемещения механических масс, что ограничивает быстродействие i управляемость измерительной системы; нелинейность сканирования, вызывающая неравномерность развертки вследствие преобразования движения ска.натора в линейное перемещение луча, что ограничивает точность измерения;

прерывистость измерения, обусловленная вращением многогранного зеркального барабана, что ограничивает точность и быстродействие.

Целью изобретения является повышение чувствительности и быстродействия определ.ения положения границы путем устранения погрешностей сканирования.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, заключающемуся в том, что формируют луч, объект вводят в световой луч перпендикулярно направлению распространения луча, преобразуют световой поток, прошедший мимо кромки объекта, в электрический сигнал, по параметрам которого судят о положении границы объекта, сходящийся оптический луч подвергают акустооптической модуляции, получают набор .световых волн дифракционных порядков, объект вводят в область интерференциидифракционных порядков, расположенную вблизи их фокальной плоскости, об изменеНИИ положения границы объекта судят по изменению фазы электрического сигнала.

На чертеже дана схема, поясняющая способ.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Монохроматическая световая волна 1 Е Еоехр (-1 йи) после прохождения акустооптического модулятора 2 (АОМ) описывается следующим выражением ЕВЫХ {Е Т(х)} Еоехр (-i О) t) х

COS(KX-Qt),(1)

где Т(х) - функция пропускания акустооптического модулятора;

К - волновое число УЗВ.

Спектр дифракции света на УЗВ описывается преобразованием Фурье световой волны ЕВЫХ и равен,,,. .

А(и)Р{Евых} Ео X 1т(а)( m - 00

1

(w+m Qt(5(u-m), (2)

. где F{E} - пространственное Фурье-преобразование;

1т{а) - функция Бесселя 1-го рода т-го 0 порядка;

а - амплитуда фазовой модуляции света на УЗВ;

U - пространственная частота. Спектр (2) представляет собой симмет5 ричный набор световых волн дифракционных порядков, имеющих частоты а)+ т О, где m О, + 1, + 2, ... - номер дифракционного порядка. Свободное пространство действует на распространяющееся по оси Zi свето0 вое поле как линейный фильтр пространственных частот с передаточной функцией

H(u) Vi -(Au) где Zi - расстояние от ДОМ до плоскости 5 ввода контролируемого объекта.

Умножая А{и) на передаточную функцию свободного пространства и,осуществляя обратное преобразование Фурье, получаем выражение комплексной амплитуды оптиче

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение,быстродействия и точности определения положения границы объекуа, за счет устранения погрешностей сканирования. Способ определения положения границы объекта заключается в том:, .что сходящийся оптический луч: 1 пропускают через акустооптический модулятор 2, на выходе которого формируется набор световых волн - дифракционных порядков. Объект 3 вводят в область интерференции дифракционных поря'дков, расположенную вблиаи их фокальной плоскости, преобразуют световой поток, прошедший мимо кромки объекта, в электрический сигнал. Об изменении положения границы объекта судят по изменению фазы электрического сигнала. 1.ил.