Способ контроля геометрических параметров капилляров

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначено для измерения диаметра прозрачных оптических капилляров. Цель изобретения - повышение производительности и точности контроля за счет компенсации погрешностей , связанных со смещением капилляра. Капилляр освещают двумя пучками на одном участке, формируют интерференционную картину и приводят ее в движение. Определяют фазы фотоэлектрических сигналов с четырех приемников, а после их сравнения определяют шаг и разность фаз интерференционной картины, по которым судят о геометрических параметрах капилляра . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 В 11/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР фй (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ I -ивлиан " (21) 4886574/28 (22) 26.1 1 .90 (46) 07.07.93; Бюл. Q 25 (71) Институт электроники АН БССР (72) О.А,Дорошевич и В.И.Ильин (56) Бухтиарова Т,В. Интерференционный метод контроля геометрических параметров капиллярных волокон и трубок//Радиотехника и электроника. 1975,t+.8, с, 74. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КАПИЛЛЯРОВ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначено

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначено для измерения диаметров прозрачных оптических капилляров.

Цель изобретения — повышение точности и одновременно производительности контроля, На чертеже представлена принципиальная схема устройства для осуществления спос0ба контроля диаметра капилляров, . Устройство содержит установленные последовательно и связанные оптической связью лазер 1, фокусирующую линзу 2 и вращающийся оптический растр 3. за которыми в первой ветви установлен стекланный клин 4, а во второ1 ветви— призма 5 Дове, в плоскости изс сражения первой интерференционной картины размещены фотоприемники 6 и 7, а второй интерференционной картины — фотоприемники 8 и 9.

ÄÄ 5U „„1825969 А1 для измерения диаметра прозрачных оптических капилляров, Цель изобретения — повышение производительности и точности контроля за счет компенсации погрешностей, связанных со смещением капилляра.

Капилляр освещают двумя пучками на одном участке, формируют интерференционную картину и приводят ее в движенйе, Определяют фазы фотоэлектрических сигналов с четырех приемников, а после их сравнения определяют шаг и разность фаэ интерференционной картины, по которым судят о геометрических параметрах капилляра. 1 ил.

Способ осуществляется следующей совокупностью операций.

Освещают капилляр 10 дифрагированным на периодической структуре пучком, затем формируют два дифрагированных пучка, Разворачивают волновой фронт одного из пучков на 1800, Освещают капилляр обоими пучками на одном участке, формируют.две интерференционные картины в прошедших капилляр в прямом направлении пучках в плоскости анализа, приводят интерференционные картины в движение, сравнивают фазы фотоэлектрических сигналовс обеих картин,.по результату сравнения судят о внутреннем и внешнем диаметре кап илляра.

Способ реализуют следующим образом.

Луч от лазера 1, прошедший фокусирующую линзу 2, преобразуют в дифрагированный световой пучок посредством вращающегося радиального растра 3, Пучок

1825969 дифрагирует на растре с образованием ряда дифракцианных максимумов, изменение фазы световой волны в которых пропорционально скорости вращения растра. От радиального растра формируют два дифрагираванных пучка. Стеклянным клином 4 и призмой 5 Даве разворачивают волновой фронт пучка на 180, что необходимо для полного согласования его с фронтом пучка, прошедшего клин 4.

3а счет поворота волнового фронта пучка на 180 существенно улучшается структура интерференционных полос, кривизна которых зависит от точности изготовления дифракционной решетки, Суть в том, чта дифрагированные пучки формируются одним и тем же участком решетки и имеют равную деформацию волнового франта одного знака. При повороте одного из пучков пространственные деформации меняют свой знак. В плоскости изображения пучки складываются с вычитанием деформаций волнового фронта.

На капилляре 10 пучки взаимодействук т с образованием сложной интерференционной картины ИК. Центральный рабочий участок образован. лучами, прошедшими сердцевину и оболочку, поэтому шаг интерференционных полос Н зависит от диаметра канала капиллрра и от внешнего диаметра.

Боковые рабочие участки формируются лучами, прошедшими через оболочку, и шаг интерференционных полос Н определяется только внешним диаметром. В плоскости анализа установлены фотоприемники 6, 7, 8, 9. Фотоприемники 6 и 7 фиксируют шаг Н боковых рабочих участков, а фотоприемники 8 и 9 — шаг Н центральных участков. При изменении размеров капилляра 10 шаг интерференционнаго сигнала изменяется в обратно пропорциональной зависимости, а возникающая разность фаз будет пропорциональна. погрешности изготовления капилляра.

Реализация способа осуществляется на макете, собранном по укаэанной оптической схеме, В макет входили лазер ЛГН208; фокусирующая линза с фокусным расстоянием, равным расстоянию от линзы до капилляра; радиальнь1й растр диаметром

80 мм с шагом штрихов 10 мкм; призма

Даве; оптический клин с углом при вершине

0 =(p o — у 1о)/(п-1), где р1о — угол дифракции пучков, выделяемых на растре, р ю угол, пад которым распространяется пучок относительна центральной оптической аси, n — показатель преломления стекла; фотоприемники ФД-256. Обработка фотоэлектрических импульсов осуществлялась с помощью известных приемов и средств. Радиальный растр приводился во вращение двигателем Д вЂ” 32 через редуктор и вращался со скоростью 24 аб/мин. Испы5 тания показали высокую эффективность предложенного способа.

Предложенный способ контроля относится к фазовым способам. в отличие от прототипа, относящегося к амплитудным

10 способам контроля. Известно, чта фазовые способы более чем на порядок имеют большую чувствительность, а следовательно, и точность контроля. В предложенном способе отпадает необходимость в фильтрации

15 интерференционного поля, так как образующиеся интерференционные картины от оболочки и канала капилляра разделены в пространстве естественным образом.

Компенсируются также погрешности при

20 продольном смещении капилляра относительно пучков, так как изменение шага Н и

Н» происходит одновременно на одну и ту же величину и легко исключается из результата измерения. Нет необходимости нахо25 дить центры и нули интерференционной картины, так как измерительную информацию несет любой отдельна взятый интерференционный .период. Кроме того, существенно повышается производительность контроля, так как изменение фазы интерферирующих пучков может происходить на частотах в десятки и даже сотни кГц. Так, например, при вращении растра с угловой скоростью в = 6 (1/сек) частота интерференцианного сигнала составила - 25 кГц, т,е. осуществлялось 25000 измерений эа секунду.

Способ контроля диаметра капилляров может найти широкое применение в произ40 водстве стеклянных трубок малого диаметра при особо точном размерном контроле капилляров в качестве эталонного средства.

Формула изобретения

Способ контроля геометрических параметров капилляров, заключающийся в том, чта освещают контролируемый капилляр, сходящийся пучком перпендикулярно его оси, фокусируют пучок на капилляр, ориентируют фокальный штрих перпендикулярно

50 оси.капилляра, формируют интерференционную картину и по параметрам интерференционной картины определяют геометрические параметры капилляра, о тлича ющийся тем,что,сцельюпавышения производительности и точности контроля, формируют дополнительный пучок, освещают им капилляр и фокусируют его в ту же область капилляра, что и первый пучок, интерференционную картину формируют в прошедших капилляр пучках, s a

1825969 качестве параметров интерференционной периоды интерференционных полос в центкартины, по которым определяют геометри- ральной и боковой зонах интерференцион. ческие параметры капилляра, используют ной картины.

Составитель M. Минин

- Редактор С. Кулакова Техред M. Моргентал Корректор С. Пекарь

Заказ 2314 Тир х Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент" ° г. Ужгород, ул.Гагарина, 101