Способ контроля линейных размеров микрообъектов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(и) 612148 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 1) Лополнительное к авт. свид-ву 22) Заявлено 26,03.76 (21) 63 27253) М. Кл. Я 01 В 11/08 единением заявки (23 (43 оритетбликовано 25,06,78 Бюллетень23 Госуда рстаеннмй кометеСовета Мнннотроа СССРоо делам иэеоретенийн откритнй 53) УДК 531.715.27(088.8) 46) Дата опубликования описания 5 В, К, Александро(72) Автор изобретения АН Белорусской ССР еле(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОМ ИКРООБЪЕКТОВ канаю сис. 1ИзобретенИе относится к контрольно-измерительной технике, в частности к фотоэлектрическим способам контроля линейных размеров микрообъектов.Известен способ фотоэлектрического контроля линейных размеров микрообъектов, основанный на методе светового калибра 1.В этом способе зазор, образованный наружным размером объекта или его контрастным изображением с внутренним размером щели диафрагмы, пропускает световой поток на фотоэлемент, выходной электрический сигнал которого является мерой отклонения размера контролируемого объекта.Для возможности регистрации всех отклонений в пределах допуска ширина щели должна быть не менее суммы допуска размера и 16 отклонения объекта илн его изображения в щели диафрагмы. При однощелевом варианте и одном фотоэлементе над щелью погрешности размера и положения не разделяются. Для их разделения прибегают либо к увеличению ширины щели, превышающей контролируемый раз. мер на отклонение размера и положения, либо к применению двухканальных систем с двумя диафрагмами и фотоэлементами, что приводит к снижению точности контроля из-за трудностей обеспечения равных светотехнических и эа электрических характеристик в обоих лах. Способ, использующий двухкаиальну тему усложняет устройство измерения.Наиболее близким техническим решением по своей технической сути и решаемой задаче к изобретению является способ контроля линейных размеров микрообъектов с применением микроскопа, включающего диафрагму, расположенную в плоскости изображения, и фотоэлемент, заключающийся в том, что получают изображение микрообъекта в щели диафрагмы и регистрируют фотоэлементом световой поток, проходящий через диафрагму 2,Световой поток перед подачей его на развертывающее устройство преобразуют в сходящийся. Теневой (контрастное) изображение предмета линзой проецируют в плоскость щели диафрагмы (вращающегося модулятора) и о размере судят по длительности затемнения фотоэлемента, находящегося под щелью внутри развертывающего устройства,(илн по числу прошедших импульсов).Осуществление указанного фотоим пульсного способа связано с трудностями обеспечения постоянства скорости относительного перемещения изображения и щели диафрагмы, вследствие чего погрешности линейной скорости считывания неизбежно увеличивают погрешиост.612148 10 55 60 3контроля, Преобразование параллельного светового потока перед подачей на развертывающее устройство в сходящийся вызывает дополнительные погрешности, связанные с изменением масштаба изображения, Кроме того, сведение параллельного пучка, содержащего информацию о погрешностях, в сходящийся реализуется с помощью линз, имеющих криволинейную поверхность, что усложняет устройство и увеличивает погрешность измерения,Ширина щели диафрагмы сводится к минимуму (до нескольких. сотых долей мм), однакоона носит соизмеримую с ее размером погреш.ность в измерение, Все указанные выше погрешности снижают точность контроля.Цель изобретения - повышение точностиконтроля линейных размеров микрообъектов.Для этого изображение микроооъекта перед щелью диафрагмы оптически раздваиваютсо сдвигом друг относительно друга в направлении линии измерения на величину, равнуюноминальному размеру мнкрообьекта, регистрируют величину изменения светового потокавследствие расхождения или наложения полуконтрастных изображений, по которой и судято контролируемом размере.На фиг. 1 представлена принципиальнаясхема для осуществления предлагаемого способа фотоэлектрического контроля размеров микрообъектов, на фиг. 2 - вид микрообъектав. щели диафрагмы в плоскости изображенияпри отсутствии отклонений размера; нафиг. й - то же, при наличии верхнего .отклонения; на фиг. 4 - то же, при наличиинижнего отклонения.На пути параллельного пучка светового потока 1, предпочтительно модулированного, помещают контролируемый микрообъект 2 передобъективом й микроскопа (на чертеже не изображен), Теневое (контрастное) изображение 4(заштриховано двумя перекреииваюгцнмнся лнниямн) микрообъекта оптической системой 5раздванвают, преобразуя в два полуконтрастных изображения б (заштрихованы одной линией под разными углами), разведенные в режиме настройки на величину номинального (прнсимметричном допуске) нли среднего (при несимметричном допуске) контролируемого размера,Раздвоенное изображение вводят в щельдиафрагмы 7 и вырезанный щелью диафрагмы участок изображения, примыкающий к месту соприкосновения двух полуконтрастных изображений, проецируют на чувствительный электрод фотоэлемента 8.Фотоэлемент вырабатывает пропорциональный воспринимаемому. световому потоку электрический сигнал, который усиливают усилителем 9 и.регистрируют измерительным прибором 10. К усилителю подсоединяют оперативное запоминающее и вычислительное устройство 11; имеющее выход на регистрирующий прибор 12, Между диафрагмой 7 и фотоэлементом 8 (в сечении А - А) может быть помещеноповоротное зеркало (на чертеже не показано),направляющее иэображение в щели диафрагмы в глазной окуляр микроскопа, что позволяет осуше:твлять настройку величины раздвоення изображения контролируемого объекта так. же визуально,Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.Сначала производят .настройку схемы, для чего на предметный столик микроскопа устанавливают микрообъект с номннальным.контро. лируемым размером или его эталон, освещают его. При наблюдении в окуляр микроскопа производят с помощью оптической системы 5 раздвоение его изображения в направлении линни измерения на величину номинального размера и проецирование в плоскость изображения с центрированием относительно щели диафрагмы 7; При этом в поле зрения наблюдаются два полуконтрастных изображения микрообъекта (см. фиг, 2), состыкованных по краю (в случае контроля диаметра - по образующим цилидра),Затем переключают световой луч на фотоэлемент 8 и отмечают на измерительном при. З 1 боре 10 усиленный выходной электрическийсигнал как опорный и выключают фотоэлемент 8. Далее производят непосредственно контроль, для чего на,предметный столик микроскопа в то же положение устанавливают контролируемый микрообъект 2, включают фото- элемент 8 и по отклонению выходного электрического сигнала показывающего прибора су.дят о величине и знаке отклонения размера.При наличии верхнего отклонения два полуконтрастных изображения в зоне соярикосно вения накладываются и образуют контрастныйучасток (см. фиг. 3), равный по ширине верхнему отклонению, умноженному на увеличение микроскопа. Гветовой поток, проходящий через диафрагму на фотоэлемент, уменьшится и соответственно ему уменьшится электрический ток фотоэлемента. Прн наличии нижнего отклонения образуется просвет между полуконтрастнымн изображениями (см. фиг. 4) н электрический ток фотоэлемента пропорциональноувеличится.4 р Далее цикл операций в режиме контроляпри поштучном контроле микрообъектов повторяют.В слуЧае контроля подвижного объекта,например диаметра мнкропроволоки в процессе перемотки, режимы настройки и контроля идентичны описанному. Перемещение проволоки в этом случае должно осуществляться вдолЬ ее оси, в направлении, нормальном к линии измерения, а отклонение диаметра проволоки по длине будет фиксироваться регистрируюшим прибором 12. формцла изобретенияСпособ контроля линейных размеров микрообъектов с применением микроскопа, включающего диафрагму, расположенную в плоскости изображения, и фотоэлемент, заключающийся в том,-что получают изображение микрообъекта в щели диафрагмы и регистрируют фотоэлементом световой поток, проходящий че612148 ив. г ХФиа. з Составитель А. ЛобзоваТехред О. Луговая Корректор Л. Грнценк Тираж 872 Подписное Редактор Л. НароднаяЗаказ 3452/38 комитета Совета Министров СССбретений н открытий-35, Раушская наб., д. 4/5г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ОНИИПИ Государственного но дела м изо 13035, Москва, Ж филиал ППП Патентэ5рез диафрагму, отличаюи 4 иася тем, что, с целью повышения точности контроля, изображение микрообъекта перед щелью диафрагмы предварительно оптически раздваивают со сдвигом друг относительно друга в направлении линии измерения на величину, равную номи-. нальному размеру микрообъекта, регистрируют величину изменения светового потока вследствие расхождения или наложения полуконбтрастйых изображений, по которой н сулят о. Воронцов Л, Н. Фотоэлектрические сисф темы контроля линейных величии. М., кМац 4 и.ностроение, 1965, с, 94.2. Авторское свидетельство СССР2410 9,кл. б О В 1/09, 969.