HU203595B - Process and apparatus for contactless definition of diameter of thin wires - Google Patents
Process and apparatus for contactless definition of diameter of thin wires Download PDFInfo
- Publication number
- HU203595B HU203595B HU864175A HU417586A HU203595B HU 203595 B HU203595 B HU 203595B HU 864175 A HU864175 A HU 864175A HU 417586 A HU417586 A HU 417586A HU 203595 B HU203595 B HU 203595B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- diameter
- diffraction pattern
- intensity
- measured
- light
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
- G01B11/12—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters internal diameters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
- G01B11/10—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters of objects while moving
- G01B11/105—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters of objects while moving using photoelectric detection means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/14—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Description
A leírás terjedelme: 6 oldal (1 ábra) abból a mérendő tárgy (4) átmérőjét (b), illetve szélességét a b-X*f*v összefüggés alapján meghatározzuk, ahol b a mérendő tárgy (4) átmérőjét; λ a fénysugár hullámhosszát; f a diffrakciós kép (5) leképzésénél használt fókusztávolságot, és v a helyi frekvenciát jelenti.
A továbbfejlesztett berendezésben a megvilágítási elrendezés párhuzamos, monokromatikus és koherens fénysugarat előállító He-Ne lézer (1) fényforrásból áll, megvilágítási elrendezése a lézer (1) fénynyalábját feltágító, párhuzamosító és homogenizáló na- CD gyitó- és szűrőelemeket (2) tartalmaz, amelyek egyazon optikai tengely mentén elrendezett két domború |β lencséből (7), valamint a két domború lencse (7) közös Q) gyújtósíkjában elrendezett diafragmából állnak, és a |β detektorelrendezés a diffrakciós kép (5) helyi intenzi- __ táslefolyását szimultán érzékelő optoelektronikus CO o
CM
D
X egységet tartalmaz. (1. ábra)
1. ábra
HU 203 595 Β
A találmány tárgya vékony huzalok átmérőjének érintésnélküli meghatározására vonatkozó eljárás, amelynek során vékony huzalok, szálak, folyadéksugarak és hasonlók átmérőjét, továbbá kis furatok átmérőjét, valamint rés szélességét határozzuk meg a Fraunhofer-féle elhajlási jelenség alkalmazásával úgy, hogy a mérendő tárgyat párhuzamos, monokromatikus és koherens fénysugárral világítjuk meg. A találmány tárgya, továbbá a fenti eljárást megvalósító berendezés is, amely fényforrást tartalmazó megyüágítási elrendezést, a diffrakciós kép helyi intenzitás lefolyását érzékelő detektorelrendezést, analóg-digitális átalakítót, digitális adattárolót és Fourier-analizátort magában foglaló elektronikus kiértékelőegységet tartalmaz. A találmány szerinti eljárással, valamint az azt megvalósító berendezéssel nagy mérési pontosság érhető el, és úgy statikus egyedi méréseknél, mint változó technológiaifolyamatok, példáulhúzás, forgácsolás, felgőzölögtetés során mérendő átmérők és/vagy résszélességek folyamatos ellenőrzésére és vezérlésére alkalmazható.
Érintésnélküli átmérő meghatározásra a gyakorlatból számos műszaki megoldás ismert, melyek elektromos vagy pneumatikus mérési eszközöket használnak, vagy optikai eljárásokat alkalmaznak, amelynél a mérendő huzal árnyékképe, a mérendő huzal gömb vagy hengeres lencsékkel történő optikai leképzése vagy pedig a mérendő huzal sugárral történő letapogatása játszik lényeges szerepet. A fenti eljárásokra ad példát a DD-106469, aDE-1548209,aDE-2448 611 ésDE-2 105185 számú német szabadalmi leírás. Az ezekben a leírásokban ismertetett eljárások közös hiányossága, hogy a mérés bonyolultsága csökeknő huzalátmérővel nő, azonban a mérés pontossága a huzal átmérőjével egyenes arányban csökken.
Igen kis, például 200 pm alatti átmérők esetében ezért szinte egyeduralkodóan olyan mérési eljárásokat alkalmaznak, amelyek a Fraunhofer-féle elhajlási jelenségben alapulnak EJrimsehl: „A fizika tankönyve” c. könyvének 3., optikával foglalkozó kötetéből, valamint a Technik Verlag Berlin: „Brockhaus abc: Physik c. kiadványából ismert, hogy b szélességű rés vagy b átmérőjű huzal párhuzamos, monokromatikus és koherens λ hullámhosszúságú fénysugárral való megvilágításakor elhajlási minta keletkezik, melynekl viszonylagos intenzitás eloszlása az elhajló fény 0 elhajlási szögének függvényében az alábbi összefüggés szerint határozható meg:
I(0) = [l-cos(2Z)]/2z2 ahol z az alábbi összefüggést helyettesíti: z-Tr.b.sin0/X
Az I intenzitáseloszlás a megvilágító fény irányában szimmetrikus és váltakozva minimum- és maximum helyekkel rendelkezik Ha ezt az elhajlási mintát a mérendő tárgytól ± távolságban az el nem hajló fény irányára merőleges ernyőn felfogjuk és a kis elhajlási szögeknél sin0-t tgp-val helyettesíthetjük úgy a képernyő intenzitáseloszlásának helyi frekvenciája:
v-b/(X.f)
Ezzel az összefüggéssel ismert ± távolságnál és hullámhossznál az elhajlási minta v helyi frekvenciájából a vizsgált b átmérője (szélessége) kiszámítható. Ilyen eljárást ismertet a „Zeitung angewandter Physik” 1951. évfolyamának 7. füzete, 242, oldala.
Ennek a diffrakciós képnek a kiértékelésére számos műszaki megoldás ismert, melyek közvetlenül mérik az intenzitás maximumok illetve az intenzitás minimumok helyét. Ez vagy fényképészeti úton történik, mint arra a DE-23 19 410 számú szabadalmi leírás ad példát, vagy a diffrakciós képet egy vagy két mozgatható fotocellával egymás után letapogatják Utóbbira vonatkozó eljárást ismertet a DE-19 00 924, valamint a DE-2 141 824 számú szabadalmi leírás. Ezeknek az eljárásoknak közös hátránya, hogy nem alkalmasak folyamatos mérésekre. ADE-1623 230ésaDE-l 908 275 számú szabadalmi leírások értelmében a diffrakciós képet forgó vagy rezgő letapogató berendezéssel rögzített detektor előtt vezetik és a detektor jelének időbeli lefolyásából következnek az intenzitás maximumok és az intenzitás minimumok térbeli távolságára. A DE-2 331 575 számú szabadalmi leírás szerinti hasonló eljárásnál a diffrakciós képet forgó maszktárcsával tapogatják le és a diffrakciós kép középértéke és maximuma közötti időeltérésből határozzák meg azok térbeli távolságát. A három utolsóként megnevezett eljárás hátránya, hogy zavarérzékeny, mechanikusan mozgó alkatrészeket tartalmaznak. Ehhez járul a két legutolsónak említett eljárásnál az a további előfeltétel, hogy a letapogatási sebességet is a mérési eljárástól megkövetelt pontossággal kell meghatározni. E módszerek különös nehézsége abban rejlik, hogy az intenzitás eloszlás igen laposan lefolyó szélső értékeinek helyzetét is kielégítő pontossággal kell megállapítani. E nehézség áthidalására olyan eljárási javaslatok születtek, miszerint egy alkalmasan megválasztott küszöb felett a már diszkriminált jelet négyszögimpulzusokká kell átalakítani (lásd a DE-2.331.575 számú szabadalmi leírást), vagy pedig a jel differenciálásával és azt követő zérushely meghatározásával (DE2.026.803 számú szabadalmi leírás) a mérés pontossága javítható. E megoldások mindegyikének azonban igen nagy hátránya, hogy a teljes diffrakciós képből csupán kevesebb képinformáció, illetve a szomszédos képelemek közötti kevesebb intenzitás különbség információ érzékelhető ki, ezért ezek az eljárások különösen zavarérzékenyek az egyes mérési pontok valós mérési körülmények között fellépő véletlen hibáival szemben.
Hasonló a hibája annak a további ismert eljárásnak, melynek különböző változatait aDE-1299 739.DE-1 929 505, DE-2 123 461, DE-2 319 410 számú szabadalmi leírások ismertetik, és amelynek során egy vagy több fotocellát a diffrakciós kép középpontjától meg-21
HU 203 595 Β határozott, rögzített távolságban egy intenzitás maximum és egy szomszédos intenzitás minimum közötti éleken rendeznek el, és a fotocellák intenzitás mérési eredményei szolgálnakmértékként a mért huzal átmérőjének előre meghatározott névleges értéktől valóéi- 5 térésére. Ennek az eljárásnak hátránya továbbá, hogy íz egyes intenzitás minimumok és intenzitás maximumok sűrű egymás melletti elhelyezkedése következtében csupán igen korlátozott méréstartományban használható. 10
Általánosan ismertek továbbá fénykép térbeli struktúráinak, valamint a fényképben megtalálható térbeli frekvencia komponenseknek általános érzékelésére szolgáló olyan műszaki megoldások, amelyek speciális optoelektronikus alkatrészek segítségével, 15 amelyek nagyszámú fényvevőből, például szenzorsorok és szenzormatricák alakjában vannak összeépítve (erre ad példát aDD-222109,aDE-2140939,aDE-2 448 571, a DE-2 947 722 számú német, valamint az EP-A-0100 412 számú európai szabadalmi leírás), de 20 ezeket az eljárásokat mindeddig tudomásunk szerint nem használták diffrakciós képek érzékelésére és kiértékelésére.
Az idevonatkozó ismert műszaki megoldások egy másik csoportja a diffrakciós képet vonatkozási kép- 25 pel történő összehasonlítás során értékeli ki. Itt vonatkozási képként akár egy másik diffrakciós kép is felhasználható, amelyet azonos hullámhosszú fénnyel megvilágított, ismert szélességű segédréssel állítanak elő. Ha ennek segédrésnek, valamint a mért struktúrá- 30 nak a szélessége azonos, úgy mindkét diffrakciós kép a központi képen kívüleső részén azonos, és a differenciáló kiértékelő eljárással nyert jel minimumra csökken. Más ismert eljárások során hivatkozási képként térfrekvenciaszűrőket alkalmaznak. Ezek vagy válta- 35 kozva áteresztő és át nem eresztő csíkokból állnak és ha egyeznek a diffrakciós képpel, úgy csupán egy intenzitás minimumot engednek át (lásd a DE-2165 693 számú szabadalmi leírást), vagy pedig fázismenetet befolyásoló elemek elrendezéséből állnak, amely a 40 diffrakciós képpel való egyezés esetén maximális intenzitású korrelációs csúcsot hoznak létre a mérendő tárgy leképezési síkjában (lásd a DD-222 109 számú szabadalmi leírást). Ezeknek a megoldásoknak főleg az a hiányossága, hogy segítségükkel csupán szűk kor- 45 látozott méréstartományon belül, a vonatkoztatási kép által meghatározott névleges értéktől való eltérés határozható meg. Több méréstartomány átfedésére a szóbanforgó eljárást úgy fejlesztették tovább, hogy a vonatkoztatási képet a segédrés szélességének változ- 50 tatásával, illetve a térszűrő sugármenetben hatásos sávszélességének változtatásával mérhetően megváltoztatják
Más műszaki megoldásoknál a diffrakciós kép nagyságát a segédrés mérhető eltolásával, illetve a hu- 55 zal mérhető eltolásával konvergens sugármenet alkalmazása mellett vagy állítható gyújtótávú lencserendszer alkalmazása mellett a rögzített vonatkoztatási képhez illesztik mérhető módon. Ezeknek a DE-827 123, a DE-1933 651, a DE-2165693 számú szabadal- 60 mi leírásokban található eljárásoknak közös hátránya, hogy mindenkori méréstartományukat mechanikus beállítással egymásután kell letapogatni. Ezek a mechanikusan mozgatott alkatrészek azonban a használat során kopásnak vannak kitéve és folyamatos mérésekre kevésbé alkalmasak. Hasonló elven működik a DE-1908 275 számú szabadalmi leírásban ismertetett letapogatási eljárás is, amelynél a vonatkoztatási kép funkcióját előre meghatározott számláló impulzussorozat veszi át.
A DE-1925 587 számú szabadalmi leírás olyan eljárást ismertet, amelynek során az elhajlás vagy fénytörés által eltérített sugarak összintenzitását olyan elrendezésben mérik, amilyen a Schlieren-módszerhez használatos, és ezt veszik mértékként a huzal átmérőjére. Ennek az eljárásnak az a hiánya, hogy a huzal felületi érdessége és szennyezettsége meghatározhatatlan módon befolyásolhatja az eltérített fény intenzitását és ezzel a mérési eredményt is.
A találmánnyal célunk olyan mérési eljárás és ezt megvalósító berendezés létrehozása, amely lehetővé teszi nyugvó vagy mozgásban levő vékony huzalok, szálak folyadéksugarak és hasonlók átmérőjének, valamint rések szélességének és finom furatok átmérőjének mozgó mechanikus alkatrészek nélküli, érintésmentes és roncsolásmentes, folyamatos mérését nagy pontossággal és viszonylag nagy méréstartományban.
A felsorolt, ismert műszaki megoldások műszaki hiányosságainak fő oka abban a nehézségben rejlik, amelyet a vékony huzalok, szálak, folyadéksugarak és hasonlók átmérőjének, valamint a résszélesség és finom furatok átmérőjének meghatározására különösen alkalmas diffrakciós kép érzékelése és kiértékelése jelent, nagy sebességgel és a diffrakciós kép információtartalmánakmesszemenő kihasználásával. Atalálmánnyal megoldandó feladatot tehát úgy határozhatjuk meg, hogy olyan gyors és pontos mérési eljárást, valamint azt megvalósító berendezést kell kifejleszteni, mely segítségével a diffrakciós kép nagy méréstartományban egyértelmű eredménnyel, valamint technológiai műveleteknél történő alkalmazásnál kopásmentesen és zavaróvédetten kiértékelhető.
A kitűzött feladat megoldása során olyan eljárásból indultunk ki, amelynek során vékony huzalok, szálak, folyadéksugarak és hasonlók átmérőjének, valamint rések szélességének és finom furatok átmérőjének meghatározásához a Fraunhofer-féle elhajlási minta felhasználásával mérendő tárgyat párhuzamos, monokromatikus és koherens fénysugárral megvilágítunk.
Ezt a találmány értelmében úgy fejlesztettük tovább, hogy a mérendő tárgy által keltett diffrakciós kép legalább egyik felének teljes helyi intenzitáslefolyását az el nem hajlott fénysugár levágásával hézagtalanul érzékeljük, majd digitalizáljuk és digitális alakban eltároljuk, majd az így képzett adatmezőből Fourier-transzformációval a diffrakciós kép helyi frekvenciáját meghatározzuk és abból a mérendő tárgy átmérőjét, illetve szélességét a
HU 203 595 Β b-X8f*v összefüggés alapján meghatározzuk, ahol b a mérendő tárgy (4) átmérőjét; λ a fénysugár hullámhosszát; f a diffrakciós kép (5) leképzésénél használt fókusztávolságot, és a helyi frekvenciát jelenti.
A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módja értelmében a helyi intenzitáslefolyást többször érzékeljük és összegezzük
Ugyancsak előnyös találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítást módja értelmében, ha az érzékelt diffrakciós kép nonlinearitásait digitlizálás előtt helykoordinátákra vonatkoztatva korrigáljuk
Előnyös továbbá a találmány szerinti eljárás olyan foganatosítást módja, ha az elhajlott fény növekvő elhajlási szöggel csökkenő intenzitását a helyi intenzitáslefolyás érzékelése során kompenzáljuk
A kitűzött feladat megoldása során a találmány szerinti eljárás megvalósító olyan berendezésből indultunk ki, amely fényforrást tartalmazó megvilágítási elrendezést, a diffrakciós kép helyi intenzitás lefolyását érzékelő detektor elrendezést analóg-digitális átalakítót, digitális adattárolót és Fourier-analizátort magában foglaló és elektronikus kiértékelőegységet tartalmaz.
Ezt a találmány értelmében úgy fejlesztettük tovább, hogy a megvilágítási elrendezés párhuzamos, monokromatikus és koherens fénysugarat előállító He-Ne lézer fényforrásból áll, megvilágítási elrendezése a lézer fénynyalábját feltágító, párhuzamosító és homogenizáló nagyító- és szűrőelemeket tartalmaz, amelyek egyazon optikai tengely mentén elrendezett két domború lencséből, valamint a két domború lencse közös gyújtósíkjában elrendezett diafragmából állnak és a detektorelrendezés a diffrakciós kép helyi intenzitáslefolyását szimultán érzékelő optoelektronikus egységet tartalmaz.
A találmány szerinti berendezés egy előnyös kiviteli alakja értelmében a megvilágítási elrendezés a fénynyaláb átmérőjét korlátozó diafragmát tartalmaz.
A találmány szerinti berendezés egy további előnyös kiviteli alakja értelmében az optoelektronikus egységet szenzorsor alkotja.
Ugyancsak előnyös a találmány értelmében, ha a detektorelrendezés a diffrakciós kép helyi intenzitáslefolyását szekvenciálisán letapogató fokozatot, valamint fényvezetőt tartalmaz.
Előnyös továbbá a találmány értelmében, ha a detektorelrendezés a diffrakciós képet gyújtósíkjában elrendezett optoelektronikus fokozatra vagy ott elrendezett fényvevőre vetítő domború lencsét tartalmaz.
A találmány szerinti berendezés egy további előnyös kiviteli alakja értelmében a domború lencse hengeres lencseként van kiképezve, vagy másik hengeres lencsével van kombinálva.
Ugyancsak előnyös a találmány értelmében, ha a detektorelrendezés az el nem hajlott fénysugarakat kirekesztő blendét tartalmaz.
Előnyös továbbá a találmány értelmében, ha a bfendét az optoelektrinikus fokozat hatékony vevőfeliletének lehatárolása alkotja.
A találmány szerinti berendezés egy további előnyös kiviteli alakja értelmében a kiértékelő egységben a detektorelrendezés által érzékelt diffrakciós kép helykoordinátákra vonatkozó nonlinearitásait korrigáló címtranszformáló fokozat van beépítve.
Ugyancsak előnyös a találmány értelmében, ha a2 optikai elem a detektorelrendezés részét képező, abban a diffrakciós képhet képest rögzítetten elrendezett eltűnőszűrő.
Előnyös végül a találmány szerinti berendezés olyan kiviteli alakja, amely az elhajlott fény növekvő elhajlási szöggel csökkenő intenzitását kompenzáló helyfüggő fénygyengítést végző optikai eszközöket vagy a detektorelrendezés által érzékelt jelekét helyfüggő módon gyengítő vagy erősítő elektronikus fokozatot tartalmaz, és/vagy mérési eredményt digitális vagy analóg módon kijelző, továbbá a mérési eredményt adathordozóan regisztráló, valamint a mérési eredményt a mérendő tárgy átmérőjét vagy szélességét megváltoztató technológiai folyamat vezérlésénél felhasználó eszközei vannak.
A találmányt az alábbiakban a mellékelt rajz segítségével ismertetjük részletesebben, amelyen a találmány szerinti eljárást megvalósító berendezés példakénti kiviteli alakjának blokkvázlatát tüntettük fel.
A találmány szerinti eljárást megvalósító berendezés ábrán ismertetett kiviteli alakjánál a megvilágítási elrendezés 1 lézerből, jelen esetben He-Ne lézerből, 2 nagyító- és szűrő elemekből, valamint 3 diafragmából áll. Az 1 lézer fénynyalábját a 2 nagyító- és szűrőelemek annyira feltágítják, hogy divergenciája csökken és a 3 dlagragma az így tágított fénynyalábot a kívánt átmérőre korlátozza.
Mérendő huzal vagy más 4 mérendő tárgy a rajz síkjára merőlegesen van a lézernyaláb útjában elhelyezve vagy azon keresztülvezetve és Fraunhofer-féle 5 diffrakciós képet hoz létre.
A detektorelrendezés 6 blendéből, f fókusztávolságú 7 domború lencséből, 8 hengeres lencséből 9 szenzorsorból, valamint 10 eltünőszűrőből áll. Az el nem hajlott lézer fénynyaláb 6 blendével történő kirekesztése után a 7 domború lencse az 5 diffrakciós kép egyik felét a nagy elhajlási szögeknél levő lényegtelen részek levágásával a 7 domború lencse gyújtósíkjában elrendezett 9 szenzorsorra vetíti, amely a hozzátartozó kiértékelő elektronikával és a 7 domború lencsével szerkezetileg sorkamerát alkot. A 7 domború lencse ezenkívül 8 hengeres lencsével van oly módon kombinálva, hogy fókuszálás csupán az 5 diffrakciós kép síkjában jöhet létre. A 9 szenzorsor előtt továbbá 10 eltűnőszűrő van elrendezve, melynek segítségével az elhajlott fénynyaláb növekvő elhajlási szögekkel csökkenő intenzitása kompenzálható. Ez a detektorelrendezés összességében úgy van méretezve, hogy a Shannonféle letapogatási elv alapján az 5 diffrakciós kép minden egyes, egy intenzitás maximumból és egy intenzi-41
HU 203 595 Β tás minimumból álló periódusát 9 szenzorsor legalább két képeleme értékeli.
Az elektronikus kiértékelő egység 11 analóg-digitális átalakítóból, 12 digitális adattárolóból, 13Fourieranalizátorból, valamint 14 címtranszformáló fokozatból áll. Az 5 diffrakciós kép helyi intenzitáslefolyását, amelyet a 9 szenzorsor elektromos jelekké alakít át, a 11 analóg-digitális átalakító digitalizálja, majd a digitális jelek a 12 digitális adattárolóba kerülnek, ahol minden egyes tárolóhely folyamatosan és szorosan egymás után feltöltődik a 9 szenzorsor képelemeinek információjával.
Itt zaj csökkentés érdekében a jelek ismételten kiolvashatók és összegezhetők. Ez az adatmező azután frekvencia spektrumának megállapítása céljából a 13 Fourier-analizátorba kerül, ahol a 12 digitális adattárolóhoz még egy 14 címtranszformáló fokozat is kapcsolódik. Ennek segítségével előbb a helykoordináták transzformálásával korrigáljuk az 5 diffrakciós kép leképzési torzításait és non-linearitását, melynek eredményeképpen az el nem hajlott lézernyaláb távolságához képest harmonikus jellefolyás adódik. Gyors Fourier-transzformációval az így előkészített adatmezőből meghatározzuk a korrigált 5 diffrakciós kép v helyfrekvenciáját, amelyből a 4 mérendő tárgy b átmréője (vagy szélessége) az b-X*f*v összefüggés alapján kiadódik
A mérési eredményt 15 digitális kijelzőnél jelezzük ki, valamint 16 regisztráló fokozattal rögzítjük, például nyomtató, lyukszalag vagy más ismert adathordozó segítségével és 17 vezérlés visszacsatoláson át a mérési eredményt felhasználhatjuk a 4 mérendő tárgy átmérőjét vagy szélességét módosító technológiai folyamat vezérlésére is.
A találmány szerinti eljárást megvalósító berendezéssel a kiolvasó elektronika működési sebességének és az elektronikus kiértékelő egység alkotórészeinek megfelelően egy másodpercnél rövidebb mérési idők valósíthatók meg úgy, hogy a találmány szerinti eljárás valós idejű átmérőmeghatározásra is alkalmazható. A leírt mérési eljárással és az azt megvalósító berendezéssel 3-1000 pm tartományban fekvő átmérők határozhatók meg ± 0,1% ± 0,1 p pontossággal.
Claims (14)
- SZABADALMI IGÉNYPONTOK1. Eljárás vékony huzalok átmérőjének érintésnélküli meghatározására, amelynek során vékony huzalok, szálak, folyadéksugarak és hasonlók átmérőjének, valamint rések szélességének és finom furatok átmérőjének meghatározásához a Fraunhofer-féle elhajlási minta felhasználásával mérendő tárgyat párhuzamos, monokromatikus és koherens fénysugárral megvilágítunk, azzal jellemezve, hogy a mérendő tárgy (4) által keltett diffrakciós kép (5) legalább egyik felének teljes helyi intenzitáslefolyását az el nem hajlott fénysugár levágásával hézagtalanul érzékeljük, majd digitalizáljuk és digitális alakban eltároljuk, majd az így képzett adatmezőből Fourier-transzformációval a diffrakciós kép (5) helyi frekvenciáját (v) meghatározzuk és abból a mérendő tárgy (4) átmérőjét (b), illetve szélességét a b-X*f*v összefüggés alapján meghatározzuk, ahol b a mérendő tárgy (4) átmérőjét’,10 λ a fénysugár hullámhosszát;f a diffrakciós kép (5) leképzésénél használt fókusztávolságot, és v a helyi frekvenciát jelenti.
- 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jel lemezve,15 hogy a helyi intenzitáslefolyást többszőr érzékeljük és összegezzük.
- 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az érzékelt diffrakciós kép (5) nonlinearitásait digitalizálás előtt helykoordinátákra vonatkoztatva kor20 rigáljuk.
- 4. Az 1. igénypont szerinti élftrásjazzal jellemezve, hogy hogy az elhajlott fény növekvő elhajlási szöggel csökkenő intenzitását a helyi intenzitáslefolyás érzékelése során kompenzáljuk.25
- 5. Berendezés az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás megvalósítására, amely fényforrást tartalmazó megvilágítási elrendezést, a diffrakciós kép (5) helyi intenzitás lefolyását érzékelő detektorelrendezést, analóg-digitális átalakítót (11), digitális adattáro30 lót (12) és Fourier-analizátort (13) magában foglaló és elektronikus kirtékelőegységet tartalmaz, azzal jellemezve, hogy a megvilágítási elrendezés párhuzamos, monokromatikus és koherens fénysugarat előállító HeNe lézer (1) fényforrásból áll, megvilágítási elrendezé35 se a lézer (1) fénynyalábját feltágító, párhuzamosító és homogenizáló nagyító- és szűrőelemeket (2) tartalmaz, amelyek egyazon optikai tengely mentén elrendezett két domború lencséből (7), valamint a két domború lencse (7) közös gyújtósíkjában elrendezett diafragmából40 állnak, és a detektorelrendezés a diffrakciós kép (5) helyi intenzitáslefolyását szimultán érzékelő optoelektronikus egységet tartalmaz.
- 6. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a megvilágítási elrendezés a fénynyaláb45 átmérőjét korlátozó diafragmát (3) tartalmaz.
- 7. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az optoelektronikus egységet szenzorsor (9) alkotja.
- 8. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jelle50 mezve, hogy a detektorelrendezés a diffrakciós kép (5) helyi intenzitáslefolyását szekvenciálisán letapogató fokozatot, valamint fényvevőt tartalmaz.
- 9. Az 5. vagy 8. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy55 a detektorelrendezés a diffrakciós képet (5) gyújtósíkjában elrendezett optoelektronikus fokozatra vagy ott elrendezett fényvevőre vetítő domború lencsét (7) tartalmaz.
- 10. A 9. igénypont szerinti berendezés, azzal jellett) mezve, hogy a domború lencse (7) hengeres lencsekéntHU 203 595 Β (8) van kiképezve, vagy másik hengeres lencsével (8) van kombinálva.
- 11. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy detektorelrendezés az el nem hajlott fénysugarakat kirekesztő blendét (6) tartalmaz.
- 12. A11. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a blendét (6) az optoelektronikus fokozat hatékony vevőfelületének lehatárolása alkotja.
- 13. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a kiértékelő egységben a detektorelrendezés által érzékelt diffrakciós kép (5) helykoordinátákra vonatkozó nonlinearitásait korrigáló címtranszformá6 ló fokozat (14) van beépítve.
- 14. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az optikai elem a detektorelrendezés részét képező, abban a diffrakciós képhez (5) képest rögzítetten elrendezett eltünőszürő (10).
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD85281573A DD241643A1 (de) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | Messverfahren und vorrichtung zur beruehrungslosen durchmesserbestimmung duenner draehte |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT45773A HUT45773A (en) | 1988-08-29 |
| HU203595B true HU203595B (en) | 1991-08-28 |
Family
ID=5572031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU864175A HU203595B (en) | 1985-10-09 | 1986-10-03 | Process and apparatus for contactless definition of diameter of thin wires |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0218151B1 (hu) |
| JP (1) | JPS6288905A (hu) |
| AT (1) | ATE49805T1 (hu) |
| DD (1) | DD241643A1 (hu) |
| DE (1) | DE3668494D1 (hu) |
| HU (1) | HU203595B (hu) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3932376A1 (de) * | 1989-09-28 | 1991-04-11 | Henkel Kgaa | Vorrichtung zum messen nicht kreisfoermiger faserquerschnitte |
| US5283628A (en) * | 1991-12-31 | 1994-02-01 | Corning Incorporated | Method for measuring diameters of non-circular fibers |
| CA2083969A1 (en) * | 1991-12-31 | 1993-07-01 | Leslie James Button | Measurement of fiber diameters and detection of defects |
| DE19604440A1 (de) * | 1996-02-07 | 1997-08-14 | Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh | Verfahren und Vorrichtung zur Beurteilung eines Ziehsteins |
| DE202008001018U1 (de) * | 2008-01-29 | 2009-06-25 | Pepperl + Fuchs Gmbh | Sensor zum Nachweis von Objekten durch Lichtbeugung |
| CN112082450B (zh) * | 2020-09-21 | 2022-05-03 | 北京世纪东方智汇科技股份有限公司 | 圆柱体直径测量方法及装置 |
| CN112902852A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-04 | 上海兰宝传感科技股份有限公司 | 一种微小物体尺寸检测装置及检测方法 |
| CN113720266B (zh) * | 2021-08-27 | 2022-10-14 | 西安电子科技大学 | 基于光学傅里叶变换的电路板过孔沉铜质量检测方法 |
| CN114935315B (zh) * | 2022-05-13 | 2024-01-16 | 浙江工业大学 | 一种通过频域计算细丝衍射条纹的直径测量方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1229739B (de) * | 1964-02-21 | 1966-12-01 | Bundesrep Deutschland | Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung des Durchmessers eines duennen Drahtes |
| DE1925587C3 (de) * | 1969-05-20 | 1974-02-21 | Ernst Leitz Gmbh, 6330 Wetzlar | Optisches Verfahren zum berührungslosen Bestimmen der Dicke oder des Durchmessers von Ggenständen sehr kleiner Abmessungen |
| US3709610A (en) * | 1970-05-20 | 1973-01-09 | Holobeam | Method and apparatus for measuring and controlling the thickness of a filament or the like |
| US3937580A (en) * | 1974-07-11 | 1976-02-10 | Recognition Systems, Inc. | Electro-optical method for measuring gaps and lines |
| JPS52149149A (en) * | 1976-06-06 | 1977-12-12 | Asahi Optical Co Ltd | Measuring apparatus for diameter of fine wire |
| JPS5513525A (en) * | 1978-07-13 | 1980-01-30 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Composite piezo-vibrator unit |
| JPS59174737A (ja) * | 1983-03-25 | 1984-10-03 | Toshiba Corp | 粒径測定装置 |
| FR2549952B1 (fr) * | 1983-07-26 | 1986-12-19 | Guillaume Michel | Dispositif de mesure de la dimension bord a bord d'un objet par voie optique |
| DD222109A1 (de) * | 1983-08-23 | 1985-05-08 | Dresden Ing Hochschule | Anordnung zur beruehrungslosen optischen faserdickenkontrolle in echtzeit |
-
1985
- 1985-10-09 DD DD85281573A patent/DD241643A1/de not_active IP Right Cessation
-
1986
- 1986-09-25 AT AT86113226T patent/ATE49805T1/de not_active IP Right Cessation
- 1986-09-25 DE DE8686113226T patent/DE3668494D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-09-25 EP EP86113226A patent/EP0218151B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-10-03 HU HU864175A patent/HU203595B/hu not_active IP Right Cessation
- 1986-10-08 JP JP61238187A patent/JPS6288905A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6288905A (ja) | 1987-04-23 |
| EP0218151A1 (de) | 1987-04-15 |
| HUT45773A (en) | 1988-08-29 |
| DE3668494D1 (de) | 1990-03-01 |
| EP0218151B1 (de) | 1990-01-24 |
| ATE49805T1 (de) | 1990-02-15 |
| DD241643A1 (de) | 1986-12-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4254337A (en) | Infrared interference type film thickness measuring method and instrument therefor | |
| US5193120A (en) | Machine vision three dimensional profiling system | |
| CA1293535C (en) | Apparatus for monitoring bloodstream | |
| US4160598A (en) | Apparatus for the determination of focused spot size and structure | |
| US5570186A (en) | Method for inspecting the curvature of a profile, such an edge of a turbine blade | |
| US4882497A (en) | Method and apparatus of measuring outer diameter and structure of optical fiber | |
| US4432239A (en) | Apparatus for measuring deformation | |
| US4964726A (en) | Apparatus and method for optical dimension measurement using interference of scattered electromagnetic energy | |
| US3743427A (en) | Modulation transfer function measurement system and method | |
| US3586865A (en) | Method of,and apparatus for,inspecting the shape of small objects | |
| US4744660A (en) | Apparatus for measuring difference in shallow level | |
| US4241996A (en) | Apparatus for measuring the quality of optical equipment | |
| US20030210405A1 (en) | Dual-spot phase-sensitive detection | |
| HU203595B (en) | Process and apparatus for contactless definition of diameter of thin wires | |
| US4174179A (en) | Continuous feed holographic correlator for randomly oriented workpieces | |
| EP0168182B1 (en) | Optical measurement apparatus | |
| JP3677639B2 (ja) | フィラメントの場所をモニタおよび制御する方法および１つの表面までの距離を測定する装置 | |
| US5444536A (en) | Apparatus for measuring the curvature of a profile, such as an edge of a turbine blade | |
| EP0502162B1 (en) | Moire distance measurements using a grating printed on or attached to a surface | |
| JP2003207308A (ja) | 干渉計、手術用顕微鏡、および対象物の運動速度の干渉測定法 | |
| EP1644699B1 (en) | Methods and apparatus for reducing error in interferometric imaging measurements | |
| US4639132A (en) | Direct determination of modulation transfer function by moire deflectrometry | |
| US4586816A (en) | Optical fibre spot size determination apparatus | |
| JP3436407B2 (ja) | 斜入射干渉計装置 | |
| GB2181541A (en) | A method and apparatus for measuring the position of an object boundary |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |