Устройство для контроля линейных размеров объекта

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 801113668 А 9 б 01 В 11 02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ О Н ЗОБРЕТЕН ТЕЛЬСТВУ 4) (57) УСТРОЙС ЛИНЕЙНЫХ РАЗ держащее последов источник когерентн рующий объектив, с жения, систему фо следящую систему, с целью повышения снабжено мультипл расположенным меж ного излучения и вом и выполненным ционной решетки с менее 2,405 радиан. изическог филиал ебедев235518 506893 протот К ДВТ 01 СК 0 МУ СВИД(71) Куйбышевский института им. П. Н. (53) 531.715.27(088,8 (56) . Патент ФРГ кл. б 01 В 1/06, 197 2. Патент СШАкл, С О В 11/08, 197 ТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МЕРОВ ОБЪЕКТА, соател ьно расположен ные ого излучения фокусиистему переноса изобрармирования сигналов и отличающееся тем, что, точности контроля, оно ицирующим элементом, ду источником когерентфокусирующим объектив виде фазовой дифракфазовым рельефом не11Иобретение относится к измерительнойх шике и может быть использовано, в частное) и, лля измерения линейных размеров обьгктя, лля контроля размеров и форм радиокомн)нгнтов из ленточных, пластинчатых ипленочных материалов, используемых приих изготовлении.Известно устройство лля .онтроля линейных размеров объекта, содержащее источ.ник излучения и регистрирукпций элемент,причем источник излучения, отражающаяточка на контролируемой поверхности объекта и регистрирукпций элемент располагают.ся в вернниах плоских фигур (треуольников) 1).Недостаток устройства - низкая точность контроля.Наиболее близким к изобретенин по техн ич ес кой сущности явл яется устройство дл яконтроля линейных размеров объекта, солержащее последовательно расположенные источник когерептного излучения, фокусирующий объектив, систему переноса изображения, систему формирования сигналов и следящую систему 12.В известном устройстве с пологцью сле.лящей системы поллерживается постояннымрасстояние от контролируемой поверхностило ба;нвой плоскости устройства. Величинуи направление отклонения размера от заданного базовой плоскостью значения контролируют по степени расфокусировки светового луця ня контролируемой поверхности. Поэтому точность контроля извет 1 ьм устрой.стпом определяется глубиной .резкости фокусирующгго объектива. Значение глубинырезкости обратно пропорционально лияметрулействукщгй апертуры оптической системы,который ограничивает полосу передаваемых ек пространственных частот,Путь снижения величины глубины резкоизображаемого пространства фокусирук)щего объективаувеличение его апертуры.Олнако этот путь нггриемлем. Он ведет киспользованию доро пх уникальных объективов, созланиг которых представляет собойсложнук) техно чогн гс кук задачу.Таким образом, известное устройство необеспечивает выокун точность контроля. 20 25 30 35 40 45 50 55 Цель изоГ) регни я - новы цен ие точ носги контроля.Гоставленная пель чостигягтся тем, что устройство лля кнчр,я линейных размеров объекта, содержащее пс лгловател ьно расположенные исгоцнпк когерентного излу. цения, фокусируюпнй игьгктив, систему перенося изображ ния, сиггсму формирования сигналов и с,гл 5 пук системс. снабжено мультпплипируощим элементом, ряспочг- женным между источникм излучения и фо. кусирукпппм оГ,гьтннм и выполненным в виан фзон лифрякппоннй ргпякн с фаз)в,м ргл,фм пг мгчнг 2,5 рялпян 11 я фиг. 1 изображена блок. схема устройства для контроля линейных размеров объекта; ня фиг. 2 - аппаратная функция оптической системы устройства с мультилицирукщпм элементом для различных степеней модуляции его фазового рельефа.Устройство лля контроля линейных размеров об ьекта содержит последовательно расположенные истоцник 1 когерен 1 чого излучения, мультиплицирующий элемент 2, выполненный. например, в виде фазовой дифракционной репетки с фазовым рельефом не менее 2,405 радиан, фокусируюций объектив 3, сис тему 4 переноса изображения, систему 5 формирования сигналов и следящую систему 6. Устройсч во работает слелуюпим образом.Формируемый истоцником 1 когерентного излучения расходящийся световой луч дифрагирует ня фазовой дифракционной решет ке и обьективом 3 фокусируется на поверхность контролируемого объекта 7. После отражения света изображение тоечного источ.ника 1 когсрентного излучения системой 4 переносится в плоскость регистрации. Гсли световой луч точно сфокусирован на нверх- ности объекта 7, то сигнал на выходе системы 5 формирования сигналов отсутствует и вся систела находится в равновесии. При смещении поверхности контролируемого объекта 7 в ту или иную сторону, вызванном изменением размера д, на выхоле системы 5 форлирования сигналов появится информационный сигнал с фазовой, зависяцей от направления расфокусировки. Этот сигнал управляет работой слелячцей системы 6, которая переменает фокусирующий объектив 3 ло устранения расфокусировки. В процессе работы следящей системы 6 определяется положение фокусируюшего объектива 3.повторякшее профиль контролируемого оГ)ъекта 7.Чел меньше апертура объектива, темменьшая часть сферической волны прохолит в пространство изображений и тем меньше имеется информации о кривизне сферической поверхности и соответственно о месте локализации точгцнно источника вдоль оси оптической системы. Это выражается в степени лнфракпионной размытости изображения в плоскости объекта 7 при точной фокуси.ровке. Введение фазовой дифрякпионной решегкп в предметное пространство позволяет передать через фокусирующий оГьектпв 3 несколько различных участков поверхности сферической волны. Это лягт лоплнительную информацию о радиусе кривизны нолноного фронта и, следовательно, о местополо.жении тоцечного источникакогерентного излучения, что эквивалентно увеличеник от.н)кительного отверстия оптической системы мстройства1113 о 68 ЯсЮ г.Г Составитель Л. Лобзо Техред И. Верес Тираж 586арственного комитета зобретеиий и откры Ж - 35, Раушская на тэ, г, Ужгород, ул. Корректор М.одписноеСССРийд. 45роектная, 4 ик На фиг. 2 1 а (х,)распределение ин.тенснвности в центральном спектральноммаксимуме; х - координата в спектральнойплоскости; л, длина волны света; ь - расстояние от фокусирукпцего объектива 3 доспектральной плоскости; (У - - апертура объектива 3,Кривая 8 - распределение интенсивности обычной оптической системы (ЬЭ = О),кривые 9 в 11 - распределение интенсивности оптической системы устройства с мультиплицируюгцим элементом, фазовый рельефкоторого соответственно меньше, равен ибольше значения 2,405 радиан,Теоретический анализ оптической системы устройства. показывает, что ее аппаратная функция 3, (х) описывается квадратомпроизведения пространственного фурье-образа функции 5(пс (О; х) зрачка на функцию 3,(ЬЭ х 4) автокорреляции пропускания фазовой дифракционной решетки:)оСХс) 3(ДЯ;Ха) г.гСС О; Хс). 0)где Х - система координат в спектральнойплоскости;ЬЦ-фазовый рельеф дифракционнойрешетки: разность между максимальным и минимальным .значением фазового сдвига, приобретаемого светом при дифракции на решетке;0 - апертура фокусирующего объектива.График этой зависимости показан на 30фиг. 2 для разных значений ЬЗ. Число 2,405является первым корнем управления 3.К):= О. Из графика следует, что распределение еда кто р М. Н едину женкоаказ 620 /34ВНИИПИ Госудпо делам3035, Москва,Филиал ППП аПатеи э(пс (О; х), характерное для обычной оптической части устройства, заменяется на бо. лее узкое распределение, описываемое уравнением (1), т. е. глубина резкости, а следовательно, и точность контроля размеров, определяется параметром Ь( мультиплицируюгцего элемента, а не апертурой фокусирую- щего объектива 3, в чем и заключается основное преимущество предлагаемого устройства.Таким образом, введение в оптическую систему устройства мультипли цирующего элемента, например, дифракционйой решетки, позволяет увеличить полосу пространственных частот, передаваемых фокусирующим объективом при сохранении его апертуры. Анализ показывает, что, аппаратная . функция оптической системы в этом случае определяется в основном главным максиму. мом .функции автокорреляции дифракционной решетки. При наличии достаточной сте. пени модуляции рельефа решетки можно получить малую ширину центрального спект. рального максимума, что равносильно увеличению действующей апертуры фокусирующего объектива и, следовательно, снижению значения глубины резкости (повышению точности контроля).Простота голографической технологии изготовления мультиплицирующих элементов обеспечивает значительный экономическгй эффект от применения описываемого устройства. Кроме того, устройство контроля линейных размеров объекта позволяет контро. лировать размеры и профили поверхностей в процессе их обработки,