Дифракционный способ измерения линейного размера изделия и устройство для его осуществления

(56) Крылов К,И.,и Митрофанов А.С.в машиностроенииЛ.; Машиностроени262, рис. 154. 45 итут точнои копенко В,Т,менение лазеро При ие,иборостроении978, с. 261,относится к изм(57) Изобретен Цель изобретенияи измерения за счетенной интенсивности хн тельнои овышение точно я неи поддерж максиму ксиму ф-лКогерентныи света, форми ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 54) ДИФРАКЦИОННЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯИНЕЙНОГО РАЗМЕРА ИЗДЕЛИЯ И УСТРОЙС0 ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ дифракционнои картины. монохроматический пуч руемый лазером 1, нап,801357701 равляют через модулятор 2 интенсивности на изделие 18. Дифракционная картина, формируемая объективом 3, сканируется блоком 4 сканирования дифракционной картины и преобразуется в электрический сигнал фотоприемником 5. Период сигнала, снимаемого с фотоприемника 5, измеряется блоком 6 измерения периода. По периоду сигнала судят о размере изделия. В начале и по окончании сканирования дифракционной картины датчики 11 и 12 положения формируют сигналы, по которым блок 13 формирования нелинейно изменяющегося напряжения формирует напряжение, амплитуда которого обратно пропорциональна амплитудам, максимумов в дифракционной картине при среднем размере изделия 18. Сигнал, снимаемый с блока 13, поступает на вход модулятора 2 интенсивности, который поддерживает постоянной интенсивность ма мов дифракционной картины. 2 с.п ы, 3 ил.иапоИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейного размера различных изделий например микФропроволоки,Цель изобретения - повышение точности измерения.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего способ, на фиг. 2 - функциональная схема блока формирования нелинейно изменяющегося напряжения, нафиг. 3 - временные диаграммы сигналов, Формируемых на выходе распределителя импульсов и формирователянелинейно увеличивающегося напряжения.Устройство содержит оптическисвязанные лазер 1, модулятор 2 интенсивности, объектив 3. блок 4 сканирования дифракционной картины ифотоприемник 5, блок 6 измерения периода, состоящий иэ последовательно соединенных полосового фильтраподключенного к фотоприемнику 5, узла 8 определения экстремума, узла 9измерения периода, индикатора 10,датчики 11 и 12 положения, связанныес блоком 4 сканирования дифракционной картины, блок 13 Формированиянелинейно изменяющегося напряжениясинхронизирующие входы которого подключены к датчикам 11 и 12 положения,выход блока 13 формирования нелинейно изменяющегося напряжения соединенс управляющим входом модулятора 2интенсивности,Блок 13 формирования нелинейно изменяющегося напряжения (фиг. 2) выполнен в виде генератора 14, триггера 15, распределителя 16 импульсов,тактовый и управляющий входы которого подключены к генератору 14 и выходу триггера 15, формирователя 17нелинейно увеличивающегося напряжения, управляющие и синхронизирующиевходы которого подключены соответственно к выходам распределителя 16импульсов и выходам триггера 15.Измеряется линейный размер изделия 18.Способ реализуется следующим образом.Монохроматический когерентный пучок света, формируемый лазером 1,направляется через модулятор 2 интенсивности на изделие 18, Дифракционная картина от изделия 18 строится55 экстремума, выделяющего экстремальные точки периодического электрического сигнала,Импульсы с выхода узла 8 определения экстремума поступают на вход узла 9 измерения периода, осуществляюс помощью объектива 3 в плоскостианализа.Блок 4 сканирования дифракциннойкартины осуществляет сканирование5дифракционной картины, а фотоприемник 5 преобразует распределение интенсивности дифракционной картины вэлектрический сигнал,При достижении элементом сканирования, входящего в блок 4 сканирования дифракционной картины первогокрайнего положения, соответствующего пространственному положению нулевого максимума дифракционной картины, дагчик 11 положения формируетсигнал, поступающий на триггер 15(Фиг. 2 а), входящий в блок 13 формирования нелинейно изменяющегося напряжения.Триггер 15 перебрасывается и формирует сигнал управления, поступающий на распределитель 16 импульсов,По тактовым сигналам, формируемым25 генератором 14, распределитель 16импульсов формирует сдвинутые повремени друг относительно друга импульсы (фиг. За), поступающие науправляющие входы формирователя 17нелинейно увеличивающегося напряжения,формирующего нелинейно изменяющеесянапряжение (Фиг, Зб).Нелинейно изменяющееся напряжение,Форма которого обратно пропорцио 35нальна распределению интенсивностимаксимумов дифракционной картины отизделия 18, при отключенном модуляторе 2 интенсивности поступает намодулятор 2 интенсивности изменяющего интенсивность потока излучениялазера 1,При сканировании дифракционнойкартины блоком 4 сканирования дифракционной картины на выходе фотоприем 45 ника 5 ФоРмиРУется периодическийсигнал, амплитудные значения которого изменяются незначительно,Периодический электрический сигнал, снимаемый с фотоприемника 5.поступает на полосовой фильтр 7,50входящий в блок 6 измерения периода.Сигнал с выхода полосового фильтра7 поступает на узел 8 определениящего измерение периода импульсов, формируемых узлом 8 определения экстремума.Результат измерения одного или нескольких периодов импульсов, дли 5 тельность которых связана с линейным размером изделия 18, индицируется индикатором 10.При достижении элементом сканирования, входящим в блок 4 сканирования дифракционной картины, второго крайнего положения, соответствующего пространственному положению одного из боковых максимумов дифракционной 15 картины, датчик 12 положения формирует сигнал, поступающий на триггер 15, и перебрасывает его.Триггер 15 формирует сигналы управления, один иэ которых останавливает распределитель 16 импульсов, второй сигнал управления сбрасывает в ноль формирователь 17 нелинейно увеличивающегося напряжения.При этом модулятор 2 интенсивнос ти уменьшает интенсивность пучков лучей, Формируемых лазером 1, до величины, близкой к нулю (фиг. Зб).1Использование предлагаемых спо- ЗО собов и устройства позволяет повысить точность измерения за счет более точного выравнивания интенсивностей максимумов дифракционной картины.35формула изобретения1. Дифракционный способ измерениялинейного размера изделия, заключающийся в том, что аправлят на изделие монохроматический когерентный пучок света, формируют от изделия дифракционную картину, интенсивность максимумов которой поддерживают постоянной при среднем размере изделия, сканируют дифракционную картину с одновременным преобразованием распределения интенсивности дифракционной картины в электрический сигнал, измеряют период электрического сигнала, по которому судят о линейном размере изделия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения, интенсивность максимумов дифракционной картины поддерживают постоянной, изменяя инт тенсивность пучка света, направляемого на изделие.2. Устройство для измерения линейного размера изделия, содержащее оптически связанные лазер, объектив, модулятор интенсивности, блок сканирования дифракционной картины и фотоприемник, блок измерения периода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено двумя датчиками положения, связанными с блоком .сканирования дифракционной картины, блоком Формирования нелинейно изменяющегося напряжения, синхронизирую" щие входы которого подключены к двум датчикам положениямодулятор интенсивности выполнен электрически управляемым, управляющий вход модулятора интенсивности подключен к выходу блока формирования нелинейно изменяющегося напряжения.1357701 фи ставитель Т.Айсинхред А.Кравчук Корректор О,Кравцова ктор Г.Волкова Закаэ 5986 4 кая на Пр 37 Тираж 67ВНИИПИ Государственнопо делам иэобретени 113035, Москва, Ж, Ра ственно полиграфическ Подписнокомитета СССРи открытий дприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4