Устройство для измерения параметров поверхности

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение производительности при измерении угла наклона поверхности. Устройство содержит акустооптический модулятор 3, два фотоприемника 7 и 9 и фазометр 10. Разность фаз на входах фазометра 10 определяется наклоном .контролируемой поверхности. 1 ил.

((9) (! !) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 В.21/00

ГОСУДЯРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY С8ИДЕТЕЛЬСТВУ

1. (21) 4760290/28 (22) 20.11.89 (46) 07.06.92, Бюл. й. 21 (71) Московский институт приборостроения (72) А.А,Титов (53) 531,7(088.8) (56) Оптические приборы в машиностроении. Справочник. M.: Машиностроение, 1974. с.148-150.

Авторское свидетельство СССР

1559251. кл. G 01 В 21/00, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОВЕРХНОСТИ

{57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — повышеwe производительности при измерении угла наклона поверхности. Устройство содержит акустооптический модулятор 3, два фотоприемника 7 и 9 и фазометр 10; Разность фаз нв входах фазометра 10 определяетея наклоном . контролируемой поверхности, 1 ил.

1739194 мощью коллиматора 2. В результате дифракции света на бегущих s A0M ультразвуковых волнах получим на его выходе дифрагированные пучки. Дифрагированные

5 пучки через светоделитель 4 и зеркало 5 попадают на фотоприемники 9 и 7. Если поверхность имеет непрямолинейность или конусность, то светоделитель 4 и зеркало 5, связанные через оправки 11 и 12 с исследу. емой поверхностью наклонятся на угол а и сместятся по вертикали. В результате отраженные от светоделителя 4 и зеркала 5 пучки будут смещены в. поперечном (горизонтальном) направлении относительно щелевых диафрагм 8 и 6, Зти смещения можно представить в следующем виде:

Св =1 92 а+ Р т9 а

tg p

20 tgp

Сц =-! tg 2 а+ + 9, (1) где р- угол наклона светоделителя 4 и зеркала 5.

При rp= 45 и мал ых углах а, из (1) получим

Са 2а I+ Pa;

Св 2а 1+(Р+ b)a . (2)

При неглубокой фазовой модуляции, которую осуществляет АОМ 3, можно получить следующие выражения для сигналов на выходах фотоприемников 9 и 7:

Ug =8»п Z(2 бн)соз (щ»t ф1 );

Kd

Ит=ainХ(Q»}соз(t — }; (3)

Kd

Яг где Вь = »»файв . Он = —" — углы дифрак» зв ции света:

v38 — скорость звука в АОМ;

2т

К= -у- — волновое число;

d — размер щелевых диафрагм 8 и 6;

„ н;Я 1 @» Q (° р =2к„" . и — Кд.б /Ь+! /

Фазометр 10 измеряет сдвиг фаз

Ар =@1 — p2 между сигналами на выходах фотоприемников 9 и 7. Тогда с учетом (2) и (3) получаем

Лр =2_#_ " b а — K649) Ь. (4)

Как видно иэ выражения (4), фазовый сдвиг, измеряемый фазометром, пропорционален углу а, характеризующему непрямолинейность или конусность поверхности.

Второе слагаемое в (4) при а 0 компенсируется установкой нуля фазометра 10.

10 ности является устройство, содержащее по- 15

50

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения непрямолинейности или конусности поверхности.

Известно устройство для измерения параметров поверхности,.содержащее зеркало, закрепленное в оправке, установленной на исследуемой поверхности и коллиматор.

Недостатком является низкая производител ьность, обусловленная необходимостью перемещать зеркало при измерениях непрямолинейности и сравнительно низкая точность измерений.

Наиболее близким по технической сущследовательно оптически соединенные лазер, коллиматор, акустооптический модулятор, отражатель, линзу, щель и фотоприемник, выход которого соединен с первым входом фазометра, второй вход которого объединен с первым входом модулятора и соединен с выходом генератора низкой частоты, второй вход модулятора соединен с выходом генератора высокой частоты, два ключа, блок управления и индикатор

Недостатком устройства является низкая производительность, обусловленная тем, что для измерения непрямолинейности нужно перемещать отражатель и производить вычисления результатов двух измерений, а также недостатком устройства является его низкая точность.

Цель изобретения- повышение производительности при измерении угла наклона поверхности.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит лазер 1, выход которого через последовательно соединенные коллиматор 2, акустооптический модулятор 3 (AOM), светоделитель 4, зеркало 5, щелевую диафрагму 6 оптически соединен с фотоприемником 7, второй выход светоделителя 4 через щелевую диафрагму

8 оптически соединен с фотоприемником 9, выходы фотоприемников 7 и 9 соединены соответственно с первым и вторым входами фаэометра 10, который выполнен с воэможностью начальной установки разности фаз, выходы котррого являются выходной шиной, светоделитель 4 и зеркало 5 механически связаны соответственно с оправками 11 и 12, установленными на исследуемой поверхности 13, вход акустооптического модулятора 3 соединен. с выходом модулятора

14, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами генератора 15 высокой частоты и генератора 16 низкой частоты. АОМ освещается плоским волновым фронтом, образованным с поОценим точность устройства, Из (4) можно получить:

1739194

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров поверхности, содержащее оптически связанные лазер, коллиматор, акустооптиче-.

5 ский модулятор, зеркало, предназначенное для механической связи с контролируемой поверхностью, первую щелевую диафрагму и первый фотоприемник, выход которого соединен с первым входом фазометра, выхо10 ды которого являются выходной шиной, генератор высокой частоты, выход которого соединен с первым входом модулятора, второй вход которого соединен с выходом генератора низкой частоты. а выход соединен с .15 входом акустооптического модулятора, о т л ич а ю щ е е с я тем. что, с целью повышения. производительности при измерении угла наклона поверхности, оно снабжено оптически связанными - с выходом

20 акустооптического модулятора светоделителем, предназначенным для механической связи с контролируемой поверхностью, второй щелевой диафрагмой и вторым фотоприемником, выход которого подключен к

25 второму входу фазометра, а фазометр выполнен с воэможностью начальной установки разности фаз. (5)

360 fí -b

Отсюда видно, что для получения точности необходимо увеличивать частоту 1иРассмотрим, какое максимально возможное значение частоты fH можно получить. Для этого рассмотрим функцию, входящую в выражение (3), Положим, что

sfnZ(Й ))0,7 . Тогда отсюда "an

Kd учим

f =2бв (6) .Подставляя значения Ь из (6) в (5) получим мин =

180о Ь

Положим для реальных фазометров Ь1а ми

= 0 1О, а Ь -100 мм и d = 05 мм, получим анин - — "—, 0,6

80о 180 100

Таким образом, повышается производительность, так как чтобы измерить непрямолинейность, нет необходимости перемещать отражатель и производить вычисления, повышается точность измерений.

Составитель А.Титов

Редактор С.Патрушева Техред М.Моргентал KoppeKTop M.Äåì÷èê

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

Заказ 1995 Тираж . - Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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