RU1825969C - Способ контрол геометрических параметров капилл ров - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и предназначено дл  измерени  диаметра прозрачных оптических капилл ров. Цель изобретени  - повышение производительности и точности контрол  за счет компенсации погрешностей , св занных со смещением капилл ра. Капилл р освещают двум  пучками на одном участке, формируют интерференционную картину и привод т ее в движение. Определ ют фазы фотоэлектрических сигналов с четырех приемников, а после их сравнени  определ ют шаг и разность фаз интерференционной картины, по которым суд т о геометрических параметрах капилл ра . 1 ил.

Description

(Л

С

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и предназначено дл  измерени  диаметров прозрачных оптических капилл ров.

Цель изобретени  - повышение точности и одновременно производительности контрол .

На чертеже представлена принципиальна  схема устройства дл  осуществлени  способа контрол  диаметра капилл ров.

Устройство содержит установленные последовательно и св занные оптической св зью лазер 1, фокусирующую линзу 2 и вращающийс  оптический растр 3, за которыми в первой ветви установлен стекл нный клин 4, а во второй ветви - призма 5 Дове, в плоскости изс сражени  первой интерференционной картины размещены фотоприемники 6 и 7, а второй интерференционной картины - фотоприемники 8 и 9.

Способ осуществл етс  следующей совокупностью операций.

Освещают капилл р 10 дифрагированным на периодической структуре пучком, затем формируют два дифрагированных пучка. Разворачивают волновой фронт одного из пучков на 180°. Освещают капилл р обоими пучками на одном участке, формируют две интерференционные картины в прошедших капилл р в пр мом направлении пучках в плоскости анализа, привод т интерференционные картины в движение, сравнивают фазы фотоэлектрических сигналов с обеих картин, по результату сравнени  суд т о внутреннем и внешнем диаметре капилл ра.

Способ реализуют следующим образом.

Луч от лазера 1, прошедший фокусирующую линзу 2, преобразуют в дифрагированный световой пучок посредством вращающегос  р здиального растра 3. Пучок

00

го ел ю

Оч

ю

дифрагирует на растре с образованием р да дифракционных максимумов, изменение фазы световой волны в которых пропорционально скорости вращени  растра. От радиального растра формируют два дифрагированных пучка. Стекл нным клином 4 и призмой 5 Дове разворачивают волновой фронт пучка на 180°, что необходимо дл  полного согласовани  его с фронтом пучка, прошедшего клин 4.

За счет поворота волнового фронта пучка на 180° существенно улучшаетс  структура интерференционных полос, кривизна которых зависит от точности изготовлени  дифракционной решетки.

Суть в том, что дифрагированные пучки формируютс  одним и тем же участком решетки и имеют равную деформацию волнового фронта одного знака. При повороте одного из пучков пространственные деформации мен ют свой знак. В плоскости изображени  пучки складываютс  с вычитанием деформаций волнового фронта.

На капилл ре 10 пучки взаимодействуют с образованием сложной интерференционной картины ИК. Центральный рабочий участок образован лучами, прошедшими сердцевину и оболочку, поэтому шаг интерференционных полос Н за висит от диаметра канала капилл ра и от внешнего диаметра. Боковые рабочие участки формируютс  лучами , прошедшими через оболочку, и шаг интерференционных полос Н определ етс  только внешним диаметром. В плоскости анализа установлены фотоприемники 6,7,8, 9. Фотоприемники 6 и 7 фиксируют шаг Н боковых рабочих участков, а фотоприемники 8 и 9 - шаг Н центральных участков. При изменении размеров капилл ра 10 шаг интерференционного сигнала измен етс  в обратно пропорциональной зависимости, а возникающа  разность фаз будет пропорциональна погрешности изготовлени  капилл ра .

Реализаци  способа осуществл етс  на макете, собранном по указанной оптической схеме. В макет входили лазер ЛГН- 208; фокусирующа  линза с фокусным рассто нием, равным рассто нию от линзы до капилл ра; радиальный растр диаметром 80 мм с шагом штрихов 10 мкм; призма Дове; оптический клин с углом при вершине 0 ( рю )/(п-1). где у ю-угол дифракции пучков, выдел емых на растре, р ю угол, под которым распростран етс  пучок относительно центральной оптической оси, п - показатель преломлени  стекла; фотоприемники ФД-256. Обработка фотоэлектрических импульсов осуществл лась с помощью известных приемов и средств. Радиальный растр приводилс  во вращение двигателем Д-32 через редуктор и вращалс  со скоростью 24 об/мин. Испытани  показали высокую эффективность предложенного способа.

Предложенный способ контрол  относитс  к фазовым способам, в отличие от прототипа, относ щегос  к амплитудным

0 способам контрол . Известно, что фазовые способы более чем на пор док имеют большую чувствительность, а следовательно, и точность контрол . В предложенном способе отпадает необходимость в фильтрации

5 интерференционного пол , так как образующиес  интерференционные картины от оболочки и канала капилл ра разделены в пространстве естественным образом. Компенсируютс  также погрешности при

0 продольном смещении капилл ра относительно пучков, так как изменение шага Нс и Нк происходит одновременно на одну и ту же величину и легко исключаетс  из результата измерени . Нет необходимости нахо5 дить центры и нули интерференционной картины, так как измерительную информацию несет любой отдельно вз тый интерфе- ренционный период. Кроме того, существенно повышаетс  производитель0 ность контрол , так как изменение фазы интерферирующих пучков может происходить на частотах в дес тки и даже сотни кГц. Так, например, при вращении растра с угловой скоростью ш 6 (1/сек) частота интерфе5 ренционного сигнала составила 25 кГц, т.е. осуществл лось 25000 измерений за секунду .

Claims (1)

1. Способ контрол  диаметра капилл ров может найти широкое применение в произ0 водстве стекл нных трубок малого диаметра при особо точном размерном контроле капилл ров в качестве эталонного средства. Формула изобретени  Способ контрол  геометрических пара5 метров капилл ров, заключающийс  в том, что освещают контролируемый капилл р, сход щийс  пучком перпендикул рно его оси, фокусируют пучок на капилл р, ориентируют фокальный штрих перпендикул рно

   0 оси капилл ра, формируют интерференционную картину и по параметрам интерференционной картины определ ют геометрические параметры капилл ра, отличающийс  тем, что, с целью повыше5 ни  производительности и точности контрол , формируют дополнительный пучок, освещают им капилл р и фокусируют его в ту же область капилл ра, что и первый пучок , интерференционную картину формируют в прошедших капилл р пучках, а в

   качестве параметров интерференционной картины, по которым определ ют геометрические параметры капилл ра, используют

   1 2 3

   периоды интерференционных полос в центральной и боковой зонах интерференционной картины.

   7