Устройство для контроля формы поверхности

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности за счет снижения погрешности сканирования.Устройство состоит из лазерного интерферометра с внутренней фазовой модуляцией с модулятором 6, схемы сканирования, выполненной в виде двух зеркальных гальванометров 8 и 9, фотоприемника 12 и фазового детектора 14, выход которого электрически связан с модулятором 6. В процессе измерения за счет обратной связи поддерживается-постоянная разность оптических длин опорного и измерительного плеч интерферометра. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 В 21/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " -::

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4487503/28 (22) 28.09.88 (46) 30.09.91. Бюл. N 36 (71) Симферопольский государственный университет им.М.В.Фрунзе (72) В.В.Нестеров, Я.В,Водолагин и А.Ю.Хазан (53) 531.7(088,8) (56) ПТЭ, 1980, N 2, с.173. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФОРМЫ ПОВЕРХНОСТИ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения

„„SU „„1681169 А1 — повышение точности за счет снижения погрешности сканирования. Устройство состоит из лазерного интерферометра с внутренней фазовой модуляцией с модулятором 6, схемы сканирования, выполненной в виде двух зеркальных гальванометров 8 и

9, фотоприемника 12 и фазового детектора

14, выход которого электрически связан с модулятором 6. В процессе измерения за счет обратной связи поддерживается постоянная разность оптических длин опорного и измерительного плеч интерферометра. 1 ил.

1681169

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для контроля параметров форм и поверхносги.

Цель изобретения — повышение точно- 5 сти путем снижения погрешности сканирования поверхности.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство состоит из лазерного интер- 10 ферометра с внутренней фазовой модуляцией, выполненного в виде оптически связанных лазера 1, микрообьектива 2, свегоделителя 3, объектива 4, зеркала 5 с модулятором 6 и объектива 7, предназначенного 15 для оптической связи с контролируемой поверхностью, оптически связанной с светоделителем 3 схемы сканирования. выполненной в виде двух оптически связанных зеркальных гальванометров 8 и 9 с ге- 20 нераторами 10 и 11, последовательно соединенных фотоприемника 12, о тически связанного со схемой сканирования, узкополосного усилителя 13, фазового детектора 14 и усилителя 15 постоянного тока. 25 первый выход которого электрически связан с первым входом модулятором 6, генератора 16, выходы которого подключены к вторым входам модулятора 6 и детектора

14, и индикатора 17, электрически связан- 30 ного с вторым выходом усилителя 15.

Устройство работает следующим образом, Излучение от лазера 1 через микрообьектив 2 и светоделитель 3 проходит в объек- 35 гив 7 и падает на контролируемую поверхность 18, полностью освещая ее и образуя измерительное плечо интерферометра.

Вторая часть лазерного излучения со 40

=ветоделителя 3 через объектив 4 поступает на зеркало 5 и образует опорное плечо интерферометра. Зеркало 5 с модулятором 6 осуществляет внутреннюю фазовую моду ляцию лазерного излучения с частотой мо- 45 дуляции порядка нескольких десятков килогерц и малой амплитудой колебания.

Опорный и рабочий волновые фронты объединяются. проходя всбратном порядке через светоделитель 3, и интерферируют 50 между собой, неся информацию о всей контролируемой поверхности. На модулятор 6 подается гармоническое напряжение от генератора 16. Электрический сигнал на выходе фотоприемника 12 имеет вид 55 гл гл ) U =О сов - А я+- — Х

U1 = U sin - — ЛL0 +- - Х

2л 2л (3) гл

" J1 -Л- Х1 sin co! t гл где J1(X!3 — функция Бесселя 1-го порядФ ка, Для получения максимального сигнала первой гармоники подбирают Х! вЂ, при

Л гл этом величина J (- -х13 достигает своего максимального значения.

Сигнал с выхода узкополосного усилителя 13 и сигнал с генератора 16 поступают на вход фазового детектора 14, где выделяется разность их фаз.

Сигнал с выхода детектора 14 подается на модулятор 6 через усилитель 15 постоянного тока и может быть представлен в вид

ЛО-К Л1, (4) где Л U — напряжение. поступающее на модулятор 6;

К вЂ” коэффициент пропорциональности, постоянный для данного модулятора: й! — изменение оптической длины опор-. ного плеча.

В результате наличия обратной связи зеркало 5 смещается, при этом интерференгде Π— амплитуда электрического сигнала с фотоприемника 12;

1 — длина световой волны;

AL — разность оптической длины в плечах интерферометра;

Л вЂ” период интерференционной картины в плоскости фотоприемника;

X — модуляционное перемещение интерференционной картины.

При гармоническом напряжении, подаваемом на модулятор 6, модуляционное перемещение имеет вид

Х = Х0 + Х s in м 1, (2) где Х0 — начальное смещение интерференционной картины;

Х! — амплитуда модуляционного смещения интерференционной картины; в — модуляционная частота;

t — время;

Узкополосный усилитель 13 выделяет сигнал первой гармоники частоты ж гехератора 16.

Из выражений (1) и (2) следует, что сигнал первой гармоники на выходе узкополосного усилителя 13 имеет вид

1681169

Формула изобретения д =Я (7) Индикатор 17 показывает величину разности оптической длины h,L в плечах интерферометра, а следовательно, и величину изменения оптической длины измерительного плеча д L в соответствии с формулой (4), Составитель M. Кузнецов

Техред M.Моргентал Корректор С.Шевкун

Редактор А. Огар

Заказ 3306 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ционный минимум все время находится на фотоприемнике 12.

При этом разность оптической длины в плечах интерферометра Л! остается величиной постоянной: 5

A Lp = + h l =- const. (5) где hL — разность оптической длины в плечах интерферометра без введения обратной связи. 10

В свою очередь, Ь | может быть представлена в виде

15 где д -изменение оптической длины измерительного плеча, которое зависит от формы контролируемой поверхности, высоты неровностей поверхности.

Из выражений (5) и (6) следует 20 значение которого соответствует высоте ° профиля контролируемой поверхности. Сканирование интерференционной картины осуществляется с помощью гальванометров

8 и 9 с генераторами 10 и 11.

Устройство для контроля формы поверхности. содержащее лазерный интерферометр с внутренней фазовой модуляцией, опорный генератор, выход которого подключен к входу модулятора интерферометра, последовательно соединеннйе фотоприемник, оптически связанный с интерферометром, и узкополосный усилитель и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения точности, оно снабжено . схемой сканирования, выполненной в виде двух оптически связанных зеркальных гальванометров с генераторами и установленной между интерферометром и фотоприемником, и фазовым детектором, входы которого подключены к выходам узкополосного усилителя и опорного генератора соответственно, выход электрически .связан. с модулятором интерферометра, а вход индикатора электрически связан с выходом фазового детектора.