Устройство для измерения параметров поверхности

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 05 6 01 В.21/О ГОСУДЯРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР Е ИЗОБРЕТЕИДЕТЕЛ ЬСТВУ ОПИСА АВТОРСКОМ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОВЕРХНОСТИ(57) Изобретение относится к измерительой технике. Цель изобретения - повышеие производительности.при измерении гла наклона поверхности. Устройство соержит акустооптический модулятор 3, два фотоприемника 7 и 9 и фазометр 10; Разость фаз на входах фазометра 10 опредеяетея наклоном . контролируемой оверхности, 1 ил. 1тут приборостроения оры в машинострое- дИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляизмерения непрямолинейности или конусности поверхности.Известно устройство для измерения параметров поверхности,.содержащее зеркало, закрепленное в оправке, установленнойна исследуемой поверхности и коллиматор,Недостатком является низкая производительность, обусловленная необходимостью перемещать зеркало при измеренияхнепрямолинейности и сравнительно низкаяточность измерений.Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее последовательно оптически соединенныелазер, коллиматор, акустооптический модулятор, отражатель, линзу, щель и фотоприемник, выход которого соединен с первымвходом фазометра, второй вход которого 20обьединен с первым входом модулятора исоединен с выходом генератора низкой частоты, второй вход модулятора соединен свыходом генератора высокой частоты, дваключа, блок управления и индикатор, 25Недостатком устройства является низкая производительность, обусловленнаятем, что для измерения непрямолинейностинужно перемещать отражатель и производить вычисления результатов двух иэмерений, а также недостатком устройстваявляется его низкая точность,Цель изобретения- повышение производительности при измерении угла наклонаповерхности. 35На чертеже приведена функциональнаясхема устройства.Устройство содержит лазер 1, выход которого через последовательно соединенные коллиматор 2, акустооптический 40модулятор 3 (АОМ), светоделитель 4, зеркало 5, щелевую диафрагму 6 оптически соединен с фотоприемником 7, второй вьчходсветоделителя 4 через щелевую диафрагму8 оптически соединен с фотоприемником 9, 45выходы фотоприемников 7 и 9 соединенысоответственно с первым и вторым входамифаэометра 10, который выполнен с воэможностью начальной установки разности фаэ,выходы которого являются выходной шиной, светоделитель 4 и зеркало 5 механически связаны соответственно с оправками 11и 12, установленными на исследуемой поверхности 13, вход акустооптического модулятора 3 соединен,с выходом модулятора 5514, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами генератора 15 высокой частоты и генератора 16низкой частоты. АОМ освещается плоскимволновым фронтом, образованным с по-й): Р) гя-- углц дифрак- Чзв ции света;чзв - скорость звука в АОМ;2 тК= - волновое число;б - размер щелевых диафрагм 8 и 6;н; К 1.Чзвр =2 к" Ъ - Кд,й,/Ь+1/ Фазометр 10 измеряет сдвиг фаз Ьр = р 1 - рг между сигналами на выходах фотоприемников 9 и 7, Тогда с учетом (2) и (3) получаемЛр=2 ю " Ь а - Кй,бЬЬ, (4) Как видно из выражения (4), фазовый сдвиг, измеряемый фазометром, пропорционален углу а, характеризующему иепрямолинейность или конусность поверхности. Второе слагаемое в (4) при а 0 компенсируется установкой нуля фазометра 10. Оценим точность устройства,можно получить; Из (4) мощью коллиматора 2, В результате дифракции света на бегущих в АОМ ультразвуковых волнах получим на его выходе дифрагированные пучки, Дифрагированные пучки через светоделитель 4 и зеркало 5 попадают на фотоприемники 9 и 7. Если поверхность имеет непрямолинейность или конусность, то светоделитель 4 и зеркало 5, связанные через оправки 11 и 12 с исследуемой поверхностью наклонятся на угол а и сместятся по вертикали. В результате отраженные от светоделителя 4 и зеркала 5 пучки будут смещены в. поперечном (горизонтальном) направлении относительно щелевых диафрагм 8 и 6, Зти смещения можно представить в следующем виде: СО 1 т 9 2 а+ Рща,т 9 Р Св =- 92 а+ + 9, (1)тд р где О- угол наклона светоделителя 4 и зеркала 5. При р= 45 и малых углах а, из (1) получим Св 2 а 1+Ра; Сб 2 а 1+(Р+ Ь)а . (2)При неглубокой фазовой модуляции, ко- торую осуществляет АОМ 3, можно получить следующие выражения для сигналов иа выходах фотоприемников 9 и 7: ц 93 п Х( бн ) сов (йй 1 ф 1 )еКбЯ =зи Х( Й,) соз(вне1739194 Формула изобретения Устройство для измерения параметровповерхности, содержащее оптически связанные лазер, коллиматор, акустооптиче-.5 ский модулятор, зеркало, предназначенноедля механической связи с контролируемой поверхностью, первую щелевую диафрагму и первый фотоприемник, выход которого соединен с первым входом фазометра, выхо ды которого являются выходной шиной,генератор высокой частоты, выход которого соединен с первым входом модулятора, второй вход которого соединен с выходом генератора низкой частоты, а выход соединен с ,15 входом акустооптического модулятора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности при измерении угла наклона поверхности, оно снабжено оптически связанными с выходом 20 акустооптического модулятора светоделителем, предназначенным для механической связи с контролируемой поверхностью, второй щелевой диафрагмой и вторым фотоприемником, выход которого подключен к 25 второму входу фазометра, а фазометр выполнен с воэможностью начальной установки разности фаз.(5)360 нЬОтсюда видно, что для получения точности необходимо увеличивать частоту 1 иРассмотрим, какое максимально возможное значение частотыможно получить. Для этого рассмотрим функцию, входящую в выражение (3), Положим, что з 1 п Х( Й 0,7 . Тогда отсюда полКбучим д зе р).Подставляя значения 1 н из 6) в (5) пол- учим мин -180ЬПоложим для реальных фазометров Ьр мин = 0,1, а Ь - 100 мм и б = 0,5 мм, получимЬЪин б 0,1 ОЛ 8 И .1.80 о Ь 180100Таким образом, повышается производительность, так какчтобы измерить не- прямолинейность, нет необходимости перемещать отражатель и производить вычисления, повышается точность измерений,Составитель А.Титов Редактор С.Патрушева Техред М.Моргентал Корректор М,ДемчикПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1995 Тираж .. Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5