Устройство для бесконтактного кон-троля малых поперечных размеров

 

(») 508667

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СОюз Советск и

Социалистическими

Реслублнн (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено25.06.73 (21)1936596/25-28 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03. 763юллетекь № 12 (15) Дата опубликования описакия30.06,77 (51) М. Кл.е

0 01 В 11/08

901 В 11/04

Ц01 В 9/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК531 717 11 (088,8 ) В, l1; Лизунов и В. М. Весельев (72) Авторы изобретения

Сибирский Государственный научно-исследовател институт метрологии ! (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЯ

МАЛЫХ ПОПЕРЕЧНЫХ РАЗМЕРОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения диаметров микропроводов, волокон. потоков зкидкости, ширины узких тонких лент как в статическом положении, так и при их движении.

Известно устройство для бесконтактного контроля малых поперечных размеров, содержашее) источник монохроматического света, светоделитель, направляюший пучок лучей в эталонную и измерительную ветви, фотоприемники, дифференциальный усилитель и ретистрируюший прибор.

Это устройство имеет недостаточную точность, у него ограничены диапазон изме-т5 рений и применяемость вследствие необходимости наличия целого ряда контрольных образцов, предварительно измеренных с достаточной точностью. Изготовление таких образцов, особенно с размерами менее 20

10 мкм трудоемко. Процесс настройки и измерения на известном устройстве доволт но продолжителен.

Кроме того, известное устройство характеризуется трудностью градуировки дифферен-25 циального усилителя в зависимости от показаний его при измерении сигналов фотоприемников, вызванных изменением световых потоков, различной чувствительностью фотоприемников.

iles изобретения является повышение точности, сокрашение времени настройки и расширение диапазона контролируемых объектов.

Это достигается за. счет того, что в

1 предлагаемом устройстве в качестве образца в эталонной ветви использована регулируемая по ширине шель, расстояние которой до фотоприемников эталонной ветви равно расстоянию измеряемого объекта до фотоприемников измерительной ветви.

На фиг, 1 представлена "принципиальная схема предлагаемого устройства: на фиг.2 и на фиг. 3 показано распределение интенсивности от регулируемой шели и микропровода.

Устройство состоит из источника 1 мо нохроматического света, например газового лазера, работаюшего в одномодовом режиме, модулятора 2 светового потока светоделителя

5O8F 67

3, поляризацнонных фнльтров 4 и 5, эталонной и измерительной ветвей, дифференциального усилителя 6 и отсчетиого устройства 7

В эталонной1 ветви на .пути одной полованы разделенного пучка света установлены регулируемая по ширине щель 8 н фото.цриемник 9, расположенный на круговой направляющей 10 со шкалой 11 и столиком

12 с микрометрическим перемешеннем. В цэмерительной ветви на пути другой поло- щ вины пучка света установлен измеряемый объект 13 и фотоприемник 14, расположенный на круговой направляющей 15 со шкалой 16 и,столнком 17 с микрометрическим перемещением. 15

Расстояние регулируемой щели 8 до фотоприемников эталонной ветви, равно расстоянию измеряемого обьекта до фотоцриемников измерительной ветви.

Яуч света, сформированный, источником 1 20 света через модулятор 2 направляется на светоделнтель 3, который делит пучок на две части и одну чисть направляет в эталонную ветвь, а другую и измерительную, при этом выравнивание интенсивности света 26 обеих частей производится поляриэационными фильтрами 4 и 5. Прн прохождении пучка света через регулируемую щель 8 эталонной ветви свет дифрагирует, в результате

1 чего эа щелью образуется интерференционная картина (фиг. 2).

Расположение, например, первого максимума или минимума определяется выражением т х- /ь Г

15in =+m3, или ц- 85

rehem — для максимумов (1, 43; 2,46;... ) для минимумов (О; 1; 2; );

d, — угол дифракции световой волны;

3. — - длина волны используемого излучения;

d - поперечный размер измеряемого объекта; — расстояние между центром и первым: максимумом;

45 „— расстояние от измеряемого обьекта до плоскости гасположения интерференционной картины.

Установка размера эталонного объектащели 8 осуществляется при регистрации мак-g имума или минимума перемещением фотопрнемника 9, установленного на круговой направляющей 10, по шкале 11, нанесенной в линейных величинах поперечных размеров щели. 55

Вторая часть пучка света направляется в измерительную ветвь и, пройдя измеряемый обьект 13, например микропровод, так.же дифрагирует на нем, образуя интерференционную картину аналогичную картине эталон, 6О ной ветви за исключением центральнои полосы, в которой присутствует излучение не днфрагировавшее на объекте и наложенное на центральную полосу (фиг. 3).

Регистрация первого максимума или минимума также, как и в эталонной ветви, осуществляется перемещением фотоприемнике

14 по круговой направляющей 15 со шка-. лой 16, установленной на столике 17 с микрометрическим перемещением.

Устройство позволяет проводить измерение поперечных размеров в статике н движущихся объектов, Для статики используют одну ветвь с неизвестным поперечным раз мером объекта. Фотоприемник 14 устанавливают по максимальному сигналу отсчетного устройства 7 в первом дифракционном максимуме и по шкале 16 снимают отсчет непосредственно.

Измерение движущихся объектов производится следующим образом.

При заданном поперечном размере измеряемого обьекта по шкалам круговых направляющих устанавливают фотоприемники на расстоянии расположения первых дифракционных максимумов соответственно в измерительной и эталонной ветвях, в первом случае на первый максимум пт измеряемого обьекта, а во втором на первый максимум от регулируемой щели. Сигналы от фотоприемников 9 и 14 подаются на дифференциальный усилитель 6, на отсчетном устройстве 7 получают нуль. В случае неравенства сигйалов устанавливают нуль измененнем световых потоков посредством ослабляющих пбворотных фильтров 4 и 5. При отклонении поперечного размера измеряемого объекта

13 от заданного в процессе технологии на дифференциальном усилителе получается сиг нал рассогласования, который после усиления регулирует технолдгический процесс. формула изобретения

Устройство для бесконтактного контроля малых поперечных размеров, содержащее источник монохроматического света, светоделитель, направляющий пучок лучей в эталонную и измерительную ветви, фотоприемники, дифференциальный усилитель и регистрируюшийприбор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, сокрашения времени настройки и расширения диапазона контролируемых объектов, в качестве образца в эталонной ветви использована регулируемая пэ ширине щель, расстояние которой до фотоприемников эталонной ветви равно расстоянию измеряемого объек та до фотоприемников измерительнэй ветви.

508667

Составитель Л. Тришина

Редактор Н, Суханова Техред И. Асталош I Корректор:Е. Скучка, Заказ 956/508 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета, Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 415 филиал ППП Патен1, г, Ужгород, ул. Проектная, 4