Интерференционное устройство для измерения размеров деталей

Интерференционное устройство для измерения размеров деталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ДЕТАЛЕЙ, содержащее двухлучевой интерферометр типа Майкельсона, включающий канал монохроматического света и канал белого света, приемные блоки, установленные на выходе каналов, и электронный блок обработки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности измерения, оно снабжено двумя плоскопараллельными пластинками с полупрозрачными отражательными покрытиями на обращенных друг к другу поверхностях, расположенными в канале белого света перпендикулярно его оси и с возможностью перемещения вдоль этой оси. (Л 8 ел ю 00 ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

F

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3463577/25-28 (22) 02.07. 82 (46) 07.11. 83. Бюл. Р 41 (72) Е.М.Шаров (53) 531.715.1(088.8) (56) 1. Коломийцов Ю.В. Интерферо-. метры. Л., "Машиностроение", 1976, с. 183 °

2. Фотева И.И. и др. Измерение толщины полупроводниковых пленок интерферометрическим методом.-"ОМП", 1975, Р 1, с, 62 (прототип) . (54) (57) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ДЕТАЛЕЙ, содержащее двухлучевой интерферо„„SU„„1052856 А

1ДН С 01 B 11/02 G 01 В 9/02 метр типа Майкельсона, включающий канал монохроматического света и канал белого света, приемные блоки, установленные на выходе каналов, и электронный блок обработки, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительности измерения, оно снабжено двумя плоскопараллельными пластинками с полупрозрачными отражательными покрытиями на обращенных друг к другу поверхностях, расположенными в канале белого света перпендикулярно его оси и с воэможностью перемещения вдоль этой оси.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольэоьано в оптических интерференционных приборах для прецизионных и оперативных измерений деталей в раэличных областях машино- 5 строения.

Известно оптическое интерференционное устройство для измерения концевых мер, содержащее две плоскопараллельные пластинки с эаклю:енной между ними концевой мерой (1).

Размер концевой меры в этом устройстве определяют путем измерения длины эталона Фабри-Перо, образованного двумя плоскопараллельными пластинками с полупрозрачными отражательными покрытиями на обращенных друг к другу поверхностях.

Измерение производится методом совпадения дробных частей полос

2О при последовательном освещении пластик свeòoì нескольких длин залн Г1 3.

Данное устройство обеспечивает высокую точность измерений, но тре" бует оператора высокой квалификации н трудно поддается автоматиэациио

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является интерференционное устрой- ЗО ство для измерения размеров деталей,, содержащее двухлучевой интерферометр типа Майкельсона, включающий канал монохроматического света и канал белого света, 35 приемные блоки, установленные на выходе каналов, и электронный блок обработки (2 ), Известное устройство имеет низкие точность и производительность 4О измерения.

Цель изобретения — повышение точности и производительности иэме peHBH.

Поставленная цель достигается тем, что интерференционное устройства для измерения размеров деталей„ содержащее двухлучевой интерферометр типа Майкельсона, включающий канал монохроматического света и канал белого света, приемные блоки, установленные на выходе каналов, и электронный блок обработки, снабжено двумя плоскопараллельными пластинками с полупрозрачными отражательными покрытиями на обращенных друг к другу поверхностях, расположенными в канале белого света перпендикулярно его оси с воэможностью перемещения вдоль этой осн.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема интерференционного устройства для измерения размеров деталей; на фиг.. 2 — сигналы каналов монохроматического и белого света. 65

Устройство содержит двухлучевой интерферометр типа Майкельсона с каналом монохроматического света, включающим источник 1 монохроматического света и подвижный .отражатель 2, и каналом белого света, включающим источник 3 белого света и неподвижный отражатель 4, светоделитель 5 в виде стеклянного куба, систему б сканирования, плоскопараллельные пластинки 7 и 8 с .полупрозрачными отражательными покрытиями на обращенных друг к другу поверхностях, расположеннжш в канале белого света перпендикулярно его оси с возможностью перемещения вдоль этой оси, приемные блоки, установленные на выходе каналов и включающие приемно-усилительные тракты 9 и 10 и формирователи 11 и 12 импульсов, и электронный блок 13 обработки.

В качестве отражателей 2 и 4 используют отражатЕли типа кошачий глаз".

Яа фиг. 2 обозначены: (,„ - разность хода между центральным максимумом и первым боковым в сигнале канала белого света; ь — число импульсов монохроматического канала на разности хода (,„; п -. число импульсов генератора тактовой частоты с момента пика главного максимума сигнала канала белого света до первого импульса канала монохроматического излучения; n - число импульсов тактового генератора с момента пика первого бокового максимума до момента (п +1) -ro импульса монохроматического канала; Ъ Р вЂ” длина волны пазера, Устройство для измерения размеров деталей работает следующим образом, Интерферометр в исходном положении имеет небольшое отрицательное запаздывание, т.е. подвижный отражатель 2 находится несколько ближе к светоделителю 5, чем неподвижный отражатель 4. Плоскопараллельные пластинки 7 и 8 взаимно параллельны и перпендикулярны лучу канала белого света. Частоту тактового генератора (не показан) в электронном блоке 13 обработки и скорость сканирования подвижного отражателя 2 устанавливают такими, чтобы эа время сканирования разности ходаЛР/2 тактовый генератор вырабатывал порядка lOG импульсов, т.е, РАСО.

Две плоскопараллельные пластинки 7 и 8 с полупрозрачными отражательными йокрытиями на обращенных друг к другу поверхностях представляют собой многолучевой интерферометр Фабри-Перо. Сплошной протяжный спектр источника 3 белового

1082888 света, проходя через такой интерферометр, регулярно модулируется по амплитуде в функции волновых чисел так, что расстояние и d (см " ) между соседними максимумами, расстояние d (см) между пластинами . и разность хода 1,„между центральным максимумом и "åðâûì боковым в интерферограмме интерферометра

Майкельсона, связаны зависимостью:

=2dясоз 9= (/Йб, I где h — показатель преломления среды между отражательными поверхностями пластин 7 и 8;

8 — угол преломления лучей в среде.

При условии, что О = О и и =1, d =

= 1/2 д д =(,,/2. Таким образом, определить d, т.е. размер детали 14, можно или рассчитав д(, преобра,зуя интерферограмму в спектр, или измерив Ь„ по интерферограмме.

Второй путь требует значительно меньше аппаратурных затрат и вычислений. Система 6 сканирования перемещает равномерно подвижный оТражатель 2. При нулевой разности хода сигнал (фиг. 2) канала белога света достигает максимума и в этот момент формирователь 11 импульсов вырабатывает импульс, по которому импульсы тактового генератора в электронном блоке 13 обработки начинают поступать на один счетчик (не показан), а импульсы с формирователя 12, вырабатываемые через Ър /2 при прохождении сигнала монохроматического канала через нулевой уровень, на второй счетчик (не показан). Импульсы тактового генератора прекращают поступать на первый счетчик в момент поступления первого импульса, вырабатываемого электронным блоком 13. На первом счетчике фиксируется число h . ,Система 6 сканирования продолжает перемещение подвижного отражателя 2.

При достижении разности хода в сигнале канала белого света появляется первый боковой максимум, по которому формирователь 11 импульсов вырабатывает импульс, по которому на втором счетчике фиксируется число по, а импульсы с тактового генератора начинают поступать на первый счетчик на вычитание до момента

l0

50 появления (ио+1) -ro импульса. Па первом счетчике лрксутствует величина д и (ои =п„-n ) . Электронный блок 13 обработки определяет расстояние d между пластинками 7 и 8 ло выражению (4" /Р "о) р /

После получения с формирователя 12 (h +1)-го импульса вырабатыо вается команда на возврат подвижного отражателя 2 в исходное состояние и устройство готово к повторному илн новому измерению. Измерение может быть произведено и при обратном ходе подвижного отражателя 2.

Отражатели 2 и 4 выбраны типа

" кошачий глаз " для снижения требований на поступательность перемещения подвижного отражателя 2 при сканировании. На фиг. 1 изображена схема ннтерферометра с двойным ходом лучей, что позволяет удвоить разность хода при том же перемещении подвижного отражателя 2.

При относительных измерениях размер измеряемой детали 14 может быть значительно больше за счет такой конструкции держателя детали, когда контактные части (зажимы) (не показаны) расположены значительно шире плоскопараллельных пластинок

7 и 8.

Метод прямого счета числа полос более эффективен по сравнению с методом совпадения дробных частей полос. Преимущества предлагаемого устройства заключаются в возможности автоматизации прецизионных измерений, в простоте оптической схемы устройства. Воэможность работы с предельно узкими пучками света позволяет снизить требования к технологии изготовления оптических деталей. Вследствие широкого назначения устройства, позволяющего измерять контактным способом раз= меры непрозрачных деталей и бесконтактный способом толщины прозрачных пластик, устройство может найти широкое применение в различных областях машиностроения и оптической промышленности, что позволяет организовать серийное производство с унификацией узлов и элементов.

105285б

Составитель Л.Лобзова

Редактор Н.Кешеля Техред И,Метелева Корректор Л.ДзBTко

Заказ 8843/35 Тираж 602 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4