CS276759B6 - A device for contactless continuous measurement of the transverse dimension of an object by expanding the la serial beam - Google Patents

A device for contactless continuous measurement of the transverse dimension of an object by expanding the la serial beam Download PDF

Info

Publication number
CS276759B6
CS276759B6 CS894861A CS486189A CS276759B6 CS 276759 B6 CS276759 B6 CS 276759B6 CS 894861 A CS894861 A CS 894861A CS 486189 A CS486189 A CS 486189A CS 276759 B6 CS276759 B6 CS 276759B6
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
lens
laser beam
symmetrical
transverse dimension
sweeping
Prior art date
Application number
CS894861A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS486189A3 (en
Inventor
Jiri Ing Csc Janata
Miroslav Rndr Csc Miler
Original Assignee
Ustav Radiotechniky A Elektron
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ustav Radiotechniky A Elektron filed Critical Ustav Radiotechniky A Elektron
Priority to CS894861A priority Critical patent/CS276759B6/en
Publication of CS486189A3 publication Critical patent/CS486189A3/en
Publication of CS276759B6 publication Critical patent/CS276759B6/en

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

Podstata řešení spočívá v tom, že pro zvětšení měřicího pole se použije jako ko- limátoru tříčočková optická soustava (4) složená ze tří oddělených spojných čoček (41), (42), (43) o stejných lámavostoch ze stejného skla o vysokém indexu lomu, z nichž první čočka (41) je meniskus obrá ­ cený dutou stranou k rozmítací jednotce (3), druhá čočka (42) je dvojvypuklá čoč ­ ka s nestejnou křivostí ploch obrácená k », první čočce (41) plochou s menší křivostí ' a třetí čočka (43) je symetrická dvojvy ­ puklá čočka, a jako kolektoru tmeleného dubletu (7) sestávajícího ze symetrické *_ spojky (71) a nesymetrické rozptylky (72) umístěné blíže k detektoru (3).The essence of the solution is that to enlarge the measuring field, a three-lens optical system (4) consisting of three separate connecting lenses (41), (42), (43) of the same refractive index made of the same glass with a high refractive index is used as a collimator, of which the first lens (41) is a meniscus with the hollow side facing the scanning unit (3), the second lens (42) is a biconvex lens with unequal curvature of the surfaces facing the first lens (41) with a surface with a smaller curvature, and the third lens (43) is a symmetrical biconvex lens, and as a collector, a cemented doublet (7) consisting of a symmetrical *_ coupler (71) and an asymmetrical diffuser (72) located closer to the detector (3).

Description

Vynález řeší problematiku zařízení k bezdotykovému průběžnému měření příčného rozměru rozmítáním laserového paprsku, sestávajícího ze zdroje laserového paprsku, plochého holografického dífrakčního rozmítače, soustavy čoček a světelného detektoru s elektronickou vyhodnocovací jednotkou.The invention solves the problem of a device for non-contact continuous measurement of a transverse dimension by sweeping a laser beam, consisting of a laser beam source, a flat holographic diffraction scatterer, a lens system and a light detector with an electronic evaluation unit.

Dosud sc v zařízení k bezdotykovému průběžnému měření příčného rozměru využívajícím k rozmítání holografického dífrakčního rozmítače uplatňují jako soustava čoček dvě jednoduché spojné čočky s téměř minimální otvorovou vadou: plankonvexní čočky. První mú funkci kolimátoru, je otočena plochým rozhraním k rozmítací jednotce a zajištuje jistý stupeň lineární závislosti odstupu laserového paprsku od osy v rovnoběžném roz- 4 mítóní za čočkou na úhlu v úhlovém rozmítání před ní. Rovnoběžné rozmítání je také nutno chápat ve smyslu určitá tolerance. Druhá čočka pracuje jako kolektor, je obrácena plochým rozhraním k detektoru a zajištuje soustředění rozmítancho laserového paprsku na plochu detektoru.So far, in a device for non-contact continuous measurement of the transverse dimension using a holographic diffraction scatter for sweeping, two simple connecting lenses with an almost minimal aperture defect are used as a lens system: planconvex lenses. The first function of the collimator, it is rotated by a flat interface to the scattering unit and ensures a certain degree of linear dependence of the distance of the laser beam from the axis in a parallel scattering behind the lens on the angle in the angular scattering in front of it. Parallel sweeping must also be understood in terms of a certain tolerance. The second lens works as a collector, faces the flat interface to the detector and ensures that the scattered laser beam is focused on the surface of the detector.

První čočka byla také navržena jako složená čočková soustava o čtyřech členech. Tato soustava zaručuje podle výpočtů rovnoběžné rozmítání a lineární závislost vo velmi širokých mezích.The first lens was also designed as a four-member composite lens system. According to calculations, this system guarantees parallel sweeping and linear dependence within very wide limits.

Zařízení, vc kterém se jako soustava čoček používají pouze dvě jednoduché spojné čočky, má řadu nevýhod. K nim patří zejména to, že optické aberace způsobují systematické chyby měření a velmi obtížnou kompenzaci cestování laserové stopy na detektoru. Tak například následkem zbytkové otvorové aberace kolimační čočky je pro požadovanou přesnost mereni velmi male měřici pole, ktere je menši nez 1x1 mm pro přesnost + 1 um při měření vláken nebo drátů průměru 0,?. mm.A device in which only two simple contact lenses are used as the lens system has a number of disadvantages. These include, in particular, the fact that optical aberrations cause systematic measurement errors and make it very difficult to compensate for the travel of the laser trace on the detector. Thus, for example, the residual aperture aberration of the collimating lens results in a very small measuring field for the required measurement accuracy, which is less than 1x1 mm for an accuracy of + 1 μm when measuring fibers or wires with a diameter of 0.1. mm.

Zařízení, ve kterém se první čočka nahrazuje složenou čočkovou soustavou, zaručuje sice široké měřicí pole až 10 mm i více, avšak za cenu přesně vyrobených a sestavených čtyř čoček. Současně však přitom není řešena kompenzace cestování laserové otopy na detektoru, i když se vyskytuje v menší míře než u jednoduché první čočky.The device, in which the first lens is replaced by a compound lens system, guarantees a wide measuring field of up to 10 mm or more, but at the cost of four precisely manufactured and assembled lenses. At the same time, however, the compensation of the travel of the laser heating on the detector is not solved, even though it occurs to a lesser extent than with a simple first lens.

i-inohé z těchto nedostatků odstraňuje zařízení podle vynálezu, kde soustava čoček je tvořena kolimačním objektivem, sestávajícím ze tří oddělených spojných čoček o stejných lámavostech vytvořených ze stejného skla o vysokém indexu lomu a sestavených tak, že první je meniskus obrácený dutou plochou k rozmítací jednotce, za ním následující dvojvypuklá čočka s nestejnou křivostí ploch je obrácena k menisku plochou o menší křivosti a poslední člen je symetrická dvojvypuklá čočka, a v které jako kolektor slouží tmelený dublet složený ze symetrické spojky a nesymetrické rozptylky umístěné blíže k detektoru.The device according to the invention eliminates these disadvantages, where the lens system is formed by a collimating objective consisting of three separate contact lenses of the same refraction formed from the same high refractive index glass and assembled so that the first is a meniscus facing the hollow surface to the spreading unit. , followed by a biconvex lens with unequal surface curvature facing the meniscus with a surface with less curvature and the last member being a symmetrical biconvex lens, in which a sealed doublet consisting of a symmetrical coupler and an asymmetric scattering located closer to the detector serves as a collector.

Výhody zařízení podle vynálezu spočívají v několikanásobném zvětšení měřicího pole pro danou přesnost měření vc vztahu k jednoduchým čočkám a ve zjednodušení ve vztahu k čtyřčočkové kolimační soustavě. Kromě toho se zabezpečí mnohem jednodušší zpracování měřicího signálu.The advantages of the device according to the invention lie in the magnification of the measuring field several times for a given accuracy of measurement in relation to single lenses and in the simplification in relation to a four-lens collimation system. In addition, much easier processing of the measuring signal is ensured.

Příklad provedení podle vynálezu jo znázorněn na připojeném výkresu ve schematickém náčrtku.An exemplary embodiment according to the invention is shown in the accompanying drawing in a schematic diagram.

Za zdrojem £ laserového paprsku £ je po jeho nezbytných směrových a strukturálních úpravách umístěn plochý holografický difrakční rozmítač £, za nímž následuje kolimační optická soustava £ skládající sc ze tří čoček ££, £2, £3, v jejímž předním ohnisku se nachází bod dopadu laserového paprsku 2 na rozmítač 2 a jejíž zadní ohnisko 5 tvoří střed měřicího pole _5. 3a měřicím polem 2 je upraven kolektorový tmelený dublet 7 skládající se z čoček 71, 72 tak, že jeho přední ohnisko jo totožná se středem měřicího pole 2 a v zadním ohnisku jo umístěn světelný detektor 2 spojený propojením 2 3 elektronickou vyhodnocovací jednotkou 10.A flat holographic diffraction scatter £ is placed behind the laser beam source £ after its necessary directional and structural adjustments, followed by a collimating optical system £ consisting of sc three lenses ££, £ 2, £ 3, in the front focus of which is the point of impact. laser beam 2 to the spreader 2 and whose rear focus 5 forms the center of the measuring field 5. 3a, a collector-sealed doublet 7 consisting of lenses 71, 72 is provided by the measuring field 2 so that its front focus is identical with the center of the measuring field 2 and a light detector 2 connected by a connection 2 3 by an electronic evaluation unit 10 is placed in the rear focus.

Příklad provedení kolimační optické soustavy _4 a kolektorového tmeleného dubletuExample of an embodiment of a collimating optical system 4 and a collector-sealed doublet

7. je shrnut v připojené tabulce konstrukčních parametrů.7. is summarized in the attached table of design parameters.

Tabulka 1Table 1

R1 R 1 = -122,00 = -122.00 - 3,00 3.00 1,79382 1.79382 R_ R_ = - 67,00 = - 67.00 - 2 2 ”1 ”1 - 0,50 0.50 vzduch air R_ R_ = 418,00 = 418.00 3 3 d? d ? - 3,00 3.00 1,78382 1.78382 R. R. = -230,00 = -230.00 4 4 e2 and 2 - 0,50 0.50 vzduch air R5 R 5 = 297,00 = 297.00 á3 on 3 =: =: 3,00 3.00 1,79832 1.79832 rg r g = -297,00 = -297.00 e, E, π π 125,22 125.22 vzduch air R7 R 7 = 20,00 = 20.00 d- d- - 9,50 9.50 1,54048 1.54048 0 0 R'> R '> = - 20,00 = - 20.00 d. d. 3,00 3.00 1,79882 1.79882 υ υ Rs R s = 350,00 = 350.00

Funkce zařízení probíhá tak, že laserový paprsek 2 je rozmítán úhlové plochým holografickým rozmítačem 2 při jeho rotaci. Toto uhlové rozmítání je kolimační optickou soustavou 2 převedeno na rozmítání rovnoběžné s vysokou přesností lineární závislosti odstupu na úhlu a s vysokou rovnoběžnestí. Měřený předmět 2 SG nacházející v měřicím poli 2 zastiňuje na určitou dobu laserový paprsek 2» a-- mimo zastínění dopadá na kolektorový dublet 2» který s velkou přesností soustřečuje rezmi taný paprsek na světelný detektor 2· Signál za světelného detektoru 2 313 vede propojením 2 na elotrickou vyhodnocovací jednotku 10, která vyhodnotí s doby zastínění rozměr předmětu 2·The function of the device is such that the laser beam 2 is swept by the angular flat holographic spreader 2 during its rotation. This angular sweeping is converted by the collimating optical system 2 into a sweeping parallel with high accuracy of the linear dependence of the distance on the angle and with a high parallelism. The measured object 2 SG located in the measuring field 2 shades the laser beam 2 »for a certain time and - apart from the shading it impinges on the collector doublet 2» which concentrates the cut beam with high accuracy on the light detector 2 · The signal behind the light detector 2 313 leads via to the elotric evaluation unit 10, which evaluates the dimension of the object 2 · with the shading time

Zařízení podle vynálezu js možno s výhodou využít k průběžnému a bezdotykovému přesnému měření příčného rozměru předmětu rozmítáním laserového paprsku plochým ho.lografickým difrakčním rozmítačem ve větším měřicím poli.The device according to the invention can advantageously be used for continuous and non-contact accurate measurement of the transverse dimension of an object by sweeping a laser beam with a flat holographic diffraction scatter in a larger measuring field.

Claims (1)

Zařízení h bezdotykovému průběžnému měření příčného rozměru předmětu rozmítáním laserového paprsku plochým holografickým difrakčnín rozmítačem, sestávající ze zdroje laserového paprsku, rozmítací jednotky, soustavy čoček a světelného detektoru s elektronickou vyhodnocovací jednotkou, vyznačující se tím, že soustava čoček je tvořena kolimačním objektivem.(4) sestávajícím ze tří oddělených spojných čoček (41, 42, 43) o stejných láraavostech vytvořených ze stejného skla o vysokém indexu lomu, z nichž první čočka (41) jo meniskus obrácený dutou stranou k rozmítací jednotce (3), druhá čočka (42) je dvojvypuklá čoěka s nestejnou křivostí ploch obrácená k první čočce (41) plochou o menší křivosti a třetí čočka (43) je symetrická dvojvypuklá čočka, a kolektorovým tmeleným dubletem (7) sestávajícím ze symetrické spojky (71) a nesymetrické rozptylky (72) umístěné blíže k detektoru (8).Device for non-contact continuous measurement of the transverse dimension of an object by sweeping a laser beam with a flat holographic diffraction diffuser, consisting of a laser beam source, a sweeping unit, a lens system and a light detector with an electronic evaluation unit, characterized in that the lens system is a collimating objective. consisting of three separate coupling lenses (41, 42, 43) of the same attractiveness formed of the same high refractive index glass, of which the first lens (41) is a meniscus facing the hollow side towards the spreading unit (3), the second lens (42) being a double convex lens with unequal surface curvature facing the first lens (41) with a smaller curvature surface and the third lens (43) is a symmetrical double convex lens, and a collector-sealed doublet (7) consisting of a symmetrical coupling (71) and an asymmetrical scatter (72) located closer to the detector (8).
CS894861A 1989-08-18 1989-08-18 A device for contactless continuous measurement of the transverse dimension of an object by expanding the la serial beam CS276759B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS894861A CS276759B6 (en) 1989-08-18 1989-08-18 A device for contactless continuous measurement of the transverse dimension of an object by expanding the la serial beam

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS894861A CS276759B6 (en) 1989-08-18 1989-08-18 A device for contactless continuous measurement of the transverse dimension of an object by expanding the la serial beam

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS486189A3 CS486189A3 (en) 1992-03-18
CS276759B6 true CS276759B6 (en) 1992-08-12

Family

ID=5392298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS894861A CS276759B6 (en) 1989-08-18 1989-08-18 A device for contactless continuous measurement of the transverse dimension of an object by expanding the la serial beam

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS276759B6 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS486189A3 (en) 1992-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3801181A (en) Gradient index light conductor
US8967885B2 (en) Stub lens assemblies for use in optical coherence tomography systems
US4815807A (en) Collimator lens for optical fiber
US7626705B2 (en) Chromatic sensor lens configuration
US8861900B2 (en) Probe optical assemblies and probes for optical coherence tomography
US8857220B2 (en) Methods of making a stub lens element and assemblies using same for optical coherence tomography applications
JPS58217909A (en) Apparatus adapted to allow automatic focusing on object being observed with optical apparatus
DE69928453D1 (en) Measuring a three-dimensional body by confocal focusing with a mirror with a central aperture
US4390276A (en) Collimator gunsight
DE102019107146B4 (en) Athermal laser optics made of plastic
DE59009445D1 (en) Light guide probe.
CS276759B6 (en) A device for contactless continuous measurement of the transverse dimension of an object by expanding the la serial beam
US3068745A (en) Slit lamp apparatus
US3887283A (en) Optical system for a microscope photometry attachment
GB2120400A (en) A connection between a generator of optical rays and an optical waveguide
US4551020A (en) Optical apparatus for determining the index profile of an optical fibre
DE102005016640B4 (en) Fiber optic sensor device
US4660972A (en) Arrangement for visualizing the cores of optical waveguides
US6469835B1 (en) Optical collimator with long working distance
JP2002257706A (en) Light scattering measurement probe
GB2056634A (en) Improved collimator gun sight
JPH11218638A (en) Optical components
KR20010101024A (en) Instrument for measuring light scattering
KR960005285B1 (en) Collimator lens for optical fiber
JPH08320425A (en) Manufacture of collimator for optical circuit