Способ контроля размеров и формы объектов Советский патент 1975 года по МПК G01B9/02 G03C9/08 

1

Изобретение отиосится к оптичеекил измерениям на основе голографии и предназначено для бесконтактного контроля размеров и фо,рмы объектов, например, серийных нзделнй, нутем с 1авиения с эталонньш объектом, для контроля разпотолп1пнностп объектов, контроля деформаций исследуемых объектов по сравнению с деформациями или эталонного объекта, или другими частями исследуемых объектов, для неследоваипя формы объсктов методами сдвиговой иитерферометрнн.

Известен способ контроля размеров н формы объектов путем освещення эталонного и контролируемого оба ектов когерентным излучением получения голограммы при помощи оптического совмещения пучков, отраженных от указанных объектов и опорного пучков методом двойной экспознции или в реальиом масштабе времени получают голограмму и восстанавливают изображение, причем после первой экспозиции изменяют путь в части голографнческой схемы, содержащей источник освеидающего излучения, голограмму, эталонный и контролируелгый об7зект и по получаемой на восстановленном изображении картине полос судят о разнице в размерах, форме между контролируемы, и эталонным объектами.

Недостатком нзвестного способа является недостаточная точность контроля, обусловленная литлым контрастом полос, находпиипься па г) чувствите.чьностн регистрируюилих приборов или зрения нри впзуальнол; 11аблюденпи.

Для новЬШенпя точности коПрсхля п Uju aлагаемом способе в процессе амисп голеграммы на нее фокусируют coв ;olцeн; Ь;e изображения эталонного н коитролнр емого обьектов. причем пучкн, отраженные от этих объектов, нспользуют, как опорные по отиошению друг к другу, и. как об1,скти:5 Пхе но отношению к ним самим.

Способ реалнзуется следующим образом.

Образцовое (эталонное) и контролируемое пзделпя освеилают когерентным излучением, отраженное от образцового (эталонного) п контролируемого изделий излучение coBMeniaют и фокусируют на поверхность квадратичного детектора, на котором заннсывают голограмл1у, причем пучки, отраже 1иые от эталоииого н контролируемого изделий используют, как опорные, но отношению друг к другу и как объектные по отноншнию к ним еампм. Такпм образом, во время первой экспозиции на голограмме фиксируется

и(х,1/} / + U( I

1) где: L/3(%,J/)) и t/, (, /)/ комплексные амплитуды в плоскости изображения для эталоииого и контролируемого изделий соответственно, f (х,у) включает в себя случайную начальиую фазу, характеризующую диффузно отражающую поверхность изделий, (0| и со2 средние и пространственные частоты, которых происходит совмещение изображений. Требуемое совмещение н фокусировк.у с образованием несущей пространственной частоты можно осуществить разлнчными способами, манример, при помощи двуапертурной белизны. Следующую операцию - изменение оптического пути в части голографической схемы также можно осуществить несколькими методами, нанрнмер, исследуемый объект поместить в кювету, заиолненную газом жидкостью. На голограмму запнсывают дважды, нзменяя между экснознциямн коэффициент иреломления жидкости или газа, и иолучают на восстановленном изобрал е1ши интерференционные полосы, образующне контурные картины, характеризующие геометрические иараметры объекта. В прототипе в кювету номещают эталонный и контролируемый объекты, и на совмещенных восстановленных изображениях получают картину полос, являющуюся муаром двух контурных карт. Измененне коэффициента преломления на Лп между экспозицнями к тому, что во время второй экснознцни на голограмму зафиксируется нитенснвность. 2п и (А-V)/ / / э(. ) + /7,(А .//)/ ( I /. a-V,//) - (2) где: / - расстоянне от передней стенки кюветы до поверхностн изделия. При восстановленин используют один нз первых порядков дифракции иа голограмме восстанавливающего пучка, а математически амплитудное пропускание в указанном норядке описывается как V(X,,(x,y)U K,/)/()--( -:+ U,(K, (;,,,/)()--(-)J X Восстановленное изображение нропорционально распределению взаимной интенсивности на совмещенных изображениях объектов, полученная голограмма является голограммой интенсивности. Наблюдение иди фотографирование восстановленного изображения математически оинсывается возведением (3) в квадрат: V(x, U-A.x,y}(x,y) ц ,ТД(/э-/к)(4) Таким образом, согласно изобретению различие в размерах и форме образцового и контролируемого изделий получают в виде пнтерференционных, а не муаровых полос. В одном нанравлении (первый порядок дифракции) расиростраияются не четыре, а два волновых поля, поэтому контраст интерференционных нолос возрастает, приближаясь (без учета шумов регистрирующей среды) к максимально возможному значению, т. е. к единице. Исследование возможно не только .методом двойной экснознцил, но и в реальном масИ-1табе времени. Н р е д м е т изобретен и я Способ контроля размеров и формг г объектог; путем освещения эталоиного ц контролируемого объектов когерентным излучением,, иолучеиия голограммы с помощь)о оптического ,ения нучков, отраженных от указанных объектов и опо)ного пучков н восстан( изоб 5ажеиия, по которому судят о разиице и размерах и форме между контрол.ируемым и эталонным объектами, отличающийся тем, что, с целью новышения точностн контроля, в процессе заниси голограммы на iiee фокусируют совмещенные изображения эталонного и контролируемого объектов, причем иучки, отраженные от этих объектов исиользуют, как опорные по отношению друг к другу, и, как объектные но отношению к ни.м самим.