Способ контроля размеров и формы объектов

Способ контроля размеров и формы объектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскими

Социалистических

Республик (6Ц Дополнительное и авт. свид-в и470б99 (22) Заявлено 280477 (24) 2488868/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 250479Бюллетень,%15

Дата опубликовании описании 250479

Государетвеииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий (72) Авторы, изобретения

Н.Г.Власов, A.Е.Штанько и A.C.Áoãoìîëîâ

Научно-исследовательский институт строительной физики

Госстроя СССР

{ 54 ) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ UBbEKTOB

Изобретение относится к оптическим измерениям на основе голографии и спектр-интерферометрии и предназначено для бесконтактного контроля размеров и формы объектов„ например, 5 серийных иэделий путем сравнения с эталонным объектом и получения разностных интерференционных контурных карт рельефа поверхности. Изобретение может применяться также для контроля размеров и формы объектов и при от сутствии эталонного объекта за счет получения интерференционных контурных карт рельефа поверхности

Известен способ контроля размеров и формы объектов, заключающийся в получении разностных интерференционных контурных карт рельефа поверхности, характеризующих отличие в размерах и форме между контролируемьж и эталонньм объектами (11 .

С целью повышения точности контроля в процессе записи голограммы на Нее Фокусируют совмещенные изображения эталонного и контролируемого"+ объектов, причем пучки, отраженные от этих объектов, используют как опорные по отношению друг к другу и как объектные по отношению к ним самим.

Недостаток известного способа заключается в его пониженной чувствительности, больше чем на порядок уступающей теоретически возможной.

Целью изобретения является повышение чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что отраженное волновое поле излучения модулируют после первой экспозиции по закону

ЬАсоэд.

СОэф где б{ — угол освещения объекта; угол отражения излучения от объекта.

Согласно изобретению освещают сравниваемые объекты когерентным излучением, после чего оптически совмещают отраженное от сравниваемых объектов излучение и производят запись голограммы однократной экспозицией {метод реального масштаба времени), или двойной экспозицией

{метод двойной экспозиции). Далее, как и в основном способе, выполняют операцию изменения оптического пути в части голографической схемы, содержащей освещающий источник, сравниваемые объекты и голограмму. Данная операция выполS5e<0 няется после первой экспозиции и может быть выполнена в различных вариантах: смещением освещающего источника, изменением его длины волны или изменением коэффициента преломления жидкости, н которую помещены сравниваемые объекты.

Рассмотрим, в качестне примера, вариант указанной операции, основан— ный на смещении освещающего источника. Как известно, информация по поверхностной микроструктуре объек- 10 та, если последняя превышает длину волны освещающего излучения, переносится на отраженное излучение. Микроструктура поверхности диффузно отражающих объектов является случайной функцией пространственных координат, поэтому отраженное волновое поле также становится случайной функцией упомянутого аргумента. В результате смещения освещающего источника диаграмма направленности отраженного излучения поворачивается и волновое поле в плоскости голограммы (или н плоскости оптической системы, если записывалась голограмма сфокусированного изображения) смещается относительно своего первоначального положения.

Вниду уже отмеченного факта случайной зависимости диффузно отраженных волновых олей от пространственных координат, коррелированный вклад на восстановленном изображении в образование разностных интерференционных контурных карт рельефа поверхности вносят только те 35 части волновых полей (существовавших во время первой экспозиции и н реальном масштабе времени или но время первой и второй экспозициях), которые пространственно перекрываются )0 н пределах апертуры голограммы или апертуры оптической системы в случае голограммы сфокусированного изображения.

Таким образом, увеличение смещения освещающего источника, необходимое для увеличения.чувствительности, приводит к увеличению декорреляции волновых полей, образующих на восстановленном изображении разностные интерференционные контурные карты рельефа поверхности, что и определяет максимально возможную чувствительность, достигаемую в в основном способе — прототипе.

-Согласно изобретению, между сравниваемыми объектами и голограммой устананливают диафрагму,;то есть непрозрачный экран с одним или несколь; кими отверстиями, которую после первой экспозиции перемещают так, 60 чтобы компенсировать изменение диа граммы направленности излучения, отраженного от сравниваемых объектов. Если записывается голограмма сфокусированного иэображения, то

65 указанную ДиаФрагму устанавливают между сравниваемыми объектами и оптической системой, фокусирующей их ,совмещенные изображения в плоскость голограммы.Пусть,например, положение оснещающего источника таконо,что поверхность контролируемого объекта освещается под углом d,, а для записи голограммы используются волновые поля, диффузно отраженные от поверхности объекта под средним углом то есть дифрагировавшие на микроструктуре поверхности, имеющей средний период P. Как известно 5 для первого порядка дифракции формула дифракционной решетки имеет вид: р (s nd - sing ) = Л, () где 3 — длина волны. дифференцируя (1), получим:

Лс(соМ

СО9

Таким образом, при повороте освещающего излучения на угол А волновое поле в плоскости диафрагмы, расположенной на расстоянии В от объекта, смещается на величину Ь 0.

Диафрагму после первой экспозиции перемещают так, чтобы компенсировать изменение диаграммы направленности излучения, отраженного от сравниваемых объектов, то есть перемещают на величину dPC . Если голограмма записывалась по схемам голографии

Френеля или Фурье-фраунгофера, то волновое поле смещается не только н плоскости диафрагмы, но и в плоскости голограммы. Поэтому волновые поля, образующие интерференционную картину на восстановленном изображении, будут восстановлены с различных участков фотопластинки или другой регистрирующей среды, примененной для записи голограмм, что может исказить интерференционную картину на восстанонленном изображении, например, из-за различной толщины фотоэмульсии на различных участках фотопластинки. Изложенные соображения заставляют предпочесть вариант голографии сфокусированного изображения, выбранный и и способе - прототипе. В этом случае интерференционная картина может быть искажена только из-за изменения аберраций по объективу оптической системы, что вносит существенно меньшую, и к тому же не случайную, а систематическую погрешность.

После выполнения описанных операций методом реального масштаба времени или методом двойной экспозиции получают разнастные интерференционные контурные карты рельефа поверхности, несущие информацию о различии между сравниваемыми объектами по размерам и форме.

Предлагаемый способ применим также и к способам получения интерферен658402 а АсоМ соВ f5 цйонных контурных карт рельефа поверхности контролируемого объекта в отсутствие эталонного объекта °

Конкретное повышение чувствительности, получаемое в результате применения изобретения, зависит от качества оптической системы, используемой для записи голограммы сфокусированного изображения. Так, объектив типа Индустар-ál, применяемый в любительских фотоаппаратах, при экспериментальной проверке предложенного способа позволил получить увеличение чувствительности в 5 раз.

Очевидно, применение более качественных объективов позволит получить увеличение чувствительности до максимально возможной теоретически, которая определяется средне-квадратичной высотой микроструктуры поверхности и выиграть в чувствительйости примерно на порядок.

Формула изобретения

Способ контроля размеров и формы объектов по авторскому свидетельству СССР 9 470699, о т л и ч а юшийся тем, что> с целью повы6 шения чувствительности, отраженное волновое поле излучения модулируют после первой экспозиции по закону где с - — угол освещения объекта °

i р — угол отражения излучения от объекта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. авторское свидетельство СССР

Р 470699, кл. G Ol В 9/021, 3.5.73.

Сост ав и тель Е. артамонов а

Редактор A.üáðàìoâ Техцед С.Мигай Корректор O.Êîâèíñêàÿ

Заказ М 2038/36 Тираж 865 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4