Устройство для измерения малых размеров Советский патент 1980 года по МПК G01B11/08 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля диаметров проводов, волокон.

Известно устройство для измерения линейных размеров, состоящее из источника излучения, устройства для установки измеряе.мых объектов на определенном расстоянии от экрана, каретки с фотоприемником, позволяющим измерить расстояние между двумя первыми min , расположенными симметрично относительно центра дифракционной картины 1.

Недостатком устройства является то, что измерение расстояния осуществляется фотоприемником, перемещающимся с помощью микрометрическогю винта, что не обеспечивает до таточной точности.

Наиболее близким к предлагаемояу-по технической сущности является устройство для измерения малых размеров, например.диаметров тонких проводов, содержащее источник монохроматического излучения, например лазер, последовательно расположенные по ходу световых лучей телескопическую систему, оптический фильтр, фокусирующую оптическую систему.

пространственный-фильтр, фотоприемник и считывающий электронный блок 2 . /

Недостаток данного устройства состоит в том, что применение пространственного фильтра, выполненного в виде вращающегося щелевого диска и щелевой диафрагмы, для измерения расстояния не обеспечивает

10 высокой точности измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено свето15делительной пластиной, установленной перед телескопической системой, диафрагмой, располагаемой за ней перед объектом, интерферометром Майкельсона, подвижное зеркало ко20торого жестко связано с пространственным фильтром, вторым фотоприемником, установленным на выходе интерферометра -и связанным выходом со вторым входом считывающего

25 электронного блока.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит лазер 1,све30тоделительную пластину 2, делящую

световой пучок лазера на два луча, телескопическую систему 3, расширяющую световой пучок лазера 1, диафрагму 4, которая устраняет влияние спектра оправы линзы телескопической системы 3 на спектр.контролируемого объекта 5, оптический фильтр б, в фокальной плоскости которого образуется частотный спектр кон.тролируемого объекта, фокусирующую линзу 7, проектирующую изображение спектра на пространственный фильтр 8, за .которым расположен фотоприемник 9, пространственный фильтр 8 жестко связан с подвижным зеркалом 10 интерферометра Майкельсона, состоящего из светоделителя 11 и неподвижного зеркала 12, зеркало 13. Интерференционная картина регистрируется фотоприемником 14, выход которого связан со входом умножителя 15 частоты, а выход умножителя , так же, как и выход фотоприемника 9 , соединен со входом электронного блока 16 обработки электрических сигналов и индикации.

Устройство работает следующим образом.

Луч лазера 1 попадает на светоделитель 2, разделяющий луч на два пучка, один из которых, проходя оптическую систему 3, расширяется, освещая диафрагму 4. Пучок света, прошедигий через диафрагму .4, освещает контролируемый объект 5. Свет дифрагированный на диафрагме 4 и контролируемом объекте 5, собирается линзой $ в фокошьной плоскости, образует частотный спектр объекта и диафрагмы. Линза 7 переносит изображение частотного спектра объекта .с увеличением или уменьшением (в зависимости от размера контролируемого объекта) в плоскость пространственного фильтра 8. Колебания пространственного фильтра 8 приводят к дифракции светового поля частотного спектра объекта.. Дифрагированный на пространственном фильтре 8 свет попадает на фотоприемник 9. Электрический сигнал с выхода фотоприемника 9 поступает на блок 16 обработки и индикации.

Вместе с пространственным фильтром 8, перемещается подвижное зеркало 10 интерферометра, образованного светоделителем 11 и неподвижным зеркалом 12. Свет и интерферометр

поступает со светоделителя 2 и зеркала 13. Интерференционная картина регистрируется фотоприемником 14. Частота электрического сигнала на его выходе определяется скоростью с движения, зеркала 10, а следовательно, скоростью перемещения жестко связанного с ним пространственного фильтра 8. Частота этого сигнала умножается в п, раз умножителем 15 ,

л после чего сигнал поступает на блок 16 обработки и индикации, где обрабатывается совместно с сигн.алом фотоприемника 9. На выходе получают величину линейного размера в миллиметрах.

Предлагаемое устройство позволяет увеличить точность измерения, раоаирить пределы измерения, созда ет возможность измерять не только диаметры деталей, но и шаг метри0 ческих резьб.

Формула изобретения

5 Устройство для измерения малых размеров, содержащее источник монохроматического излучения, последовательно расположенные по ходу световых лучей телескопическую систеQ NQT,оптический фильтр,фокусирующую оптическую систему, пространственный фильтр, фотоприемник и считывающий электронный блок, отличающееся тем, что, с целью

с повышения точности измерения, оно снабжено светоделительной пластиной, установленной перед телескопической системой, диафрагмой, располагаемой за ней Jlepeд объектом, интерферометром Майкельсона, подвиж0 ное зеркало которого жестко связано с пространственным фильтром,вторым фотоприемником, установленным на выходе интерферометра и связанным выходом со вторым входом считы5 вающего электронного блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Лизунов В.Д. Дифракционный ме50 тод измерения малых размеров с помощью лазера. Труды метрологических институтов СССР, ВНИИ, Вып. 148, 1974, с. 78-79.

2.Патент США 3851180,

кл. 250-550, 26.11.72 (прототип).