RU2242715C1

RU2242715C1 - Method of measuring precision of protractor

Info

Publication number: RU2242715C1
Application number: RU2003109892/28A
Authority: RU
Inventors: нов В.П. Кирь (RU); В.П. Кирьянов; нов А.В. Кирь (RU); А.В. Кирьянов
Original assignee: Конструкторско-технологический институт научного приборостроения (статус государственного учреждения)
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2004-12-20

Abstract

FIELD: measuring engineering.

SUBSTANCE: method includes mounting measured and reference transparent protractors on the same rotating shaft, forming shadow images of topology of both protractors, recording shadow images with the use of a photoelectric converter, and comparing the mutual position of the signal recorded.

EFFECT: enhanced accuracy and reliability of measurements.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в точном машиностроении, приборостроении, оптико-механической и микроэлектронной промышленности при изготовлении шкал, лимбов, растров и других углоизмерительных структур, нанесенных на прозрачный носитель.The invention relates to measuring equipment and can be used in precision engineering, instrumentation, optical-mechanical and microelectronic industries in the manufacture of scales, limbs, rasters and other angle-measuring structures deposited on a transparent carrier.

Современный уровень требований к точности измерений угловых величин составляет единицы, а в ряде случаев и десятые доли угловых секунд. Для этого важно контролировать точность изготовления базовых деталей и узлов соответствующих средств измерения. Например для углоизмерительных устройств важнейшими базовыми элементами являются шкалы, лимбы, растры, дифракционные решетки, кодовые диски и т.д., точность изготовления которых контролируют с помощью специально созданных устройств.The current level of requirements for the accuracy of measuring angular quantities is units, and in some cases, tenths of angular seconds. For this, it is important to control the accuracy of the manufacture of basic parts and assemblies of appropriate measuring instruments. For example, for angle measuring devices, the most important basic elements are scales, dials, rasters, diffraction gratings, code disks, etc., the manufacturing accuracy of which is controlled using specially designed devices.

Метрологическая аттестация шкал, лимбов, растров и т.д. является одной из ответственных операций в технологической цепочке изготовления высокоточных средств измерения, от решения которой зависит уровень технологии многих отраслей промышленности. Здесь требуются высокоточные, технологичные, легко автоматизируемые, высокопроизводительные и объективные методы и средства аттестации, обеспечивающие их использование непосредственно в ходе производственного процесса изготовления измерительных средств. Этим требованиям отвечает принцип сравнения контролируемых структур с эталонной структурой путем синхронного кругового сканирования.Metrological certification of scales, limbs, rasters, etc. It is one of the crucial operations in the technological chain of manufacturing high-precision measuring instruments, the level of technology of many industries depends on its solution. It requires high-precision, technological, easily automated, high-performance and objective methods and means of certification, ensuring their use directly in the manufacturing process of manufacturing measuring instruments. These requirements are met by the principle of comparing controlled structures with a reference structure by synchronous circular scanning.

Известен способ определения погрешности диаметров лимбов углоизмерительных инструментов (авт. св. СССР №556314, кл. G 01 С 1/00, 1977), заключающийся в том, что сравнивают моменты времени прохождения через визирную ось соответствующих штрихов эталонного и исследуемого лимбов, закрепленных на одной вращающейся оси. Недостатком данного способа является то, что он не позволяет производить контроль шкал с законом расположения штрихов на контролируемой дорожке, отличающимся от эталонного лимба.There is a method of determining the error in the diameters of the limbs of angle measuring instruments (ed. St. USSR No. 556314, class G 01 C 1/00, 1977), which consists in comparing the times of passage through the target axis of the corresponding strokes of the reference and investigated limbs fixed to one rotating axis. The disadvantage of this method is that it does not allow to control the scales with the law of the location of the strokes on the controlled track, different from the reference limb.

Известен способ измерения углов и формирования угловых меток (патент РФ 2115885, кл. G 01 С 1/00, 1998), заключающийся в том, что непрерывно измеряют интервалы времени между моментами прохождения меток объекта контроля в течении заданных целых оборотов непрерывного относительного вращения между объектом контроля и позициями считывания-записи его меток, запоминают их и определяют по ним углы между метками объекта контроля по формуле φ =F(t-t₀). Недостатком данного способа является то, что при его реализации требуется обеспечить малые моменты трения в подшипниках вала, на котором размещаются контролируемые объекты, а также требуется набирать и сравнивать данные измерений в течение значительного числа оборотов вала.A known method of measuring angles and the formation of angle marks (RF patent 2115885, CL G 01 C 1/00, 1998), which consists in the fact that continuously measure the time intervals between the moments of passage of the marks of the object of control during a given whole revolution of continuous relative rotation between the object control and read-write positions of its marks, remember them and determine the angles between the marks of the control object according to the formula φ = F (tt ₀ ). The disadvantage of this method is that when it is implemented, it is required to provide small friction moments in the bearings of the shaft on which the objects to be monitored, and it is also necessary to collect and compare measurement data over a significant number of shaft revolutions.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сути (прототипом) является способ измерений, реализованный в устройстве по авторскому свидетельству №1049736, кл. G 01 С 1/06, 1983, согласно которому контролируемый и эталонный лимбы размещают на общем вращающемся валу, с помощью специальных осветителей подсвечивают штрихи на обоих лимбах, затем с помощью соответствующих фотоэлектрических преобразователей считывают положение штрихов и сравнивают их взаимное расположение. Вариации во взаимном расположении штрихов на контролируемом и эталонном лимбе являются мерой неточности изготовления контролируемой структуры.Closest to the claimed method in technical essence (prototype) is the measurement method implemented in the device according to copyright certificate No. 1049736, class. G 01 C 1/06, 1983, according to which the controlled and reference limbs are placed on a common rotating shaft, strokes on both limbs are highlighted with the help of special illuminators, then the position of the strokes is read using the appropriate photoelectric converters and their relative position is compared. Variations in the mutual arrangement of strokes on the controlled and reference limb are a measure of the inaccuracy of the manufacture of the controlled structure.

Однако данное устройство не обеспечивает необходимой в настоящее время достоверности регистрируемых погрешностей изготовления углоизмерительных структур (например точнее, чем несколько угловых секунд) в связи с наличием составляющей погрешности измерений, вносимой самой установкой вследствие неидеальности прозрачного носителя, на котором нанесена контролируемая структура. Данный недостаток в полной мере свойственен также всем упомянутым выше аналогам.However, this device does not provide the currently required reliability of the recorded errors in the manufacture of angle measuring structures (for example, more accurately than a few arc seconds) due to the presence of a component of the measurement error introduced by the installation itself due to the imperfect transparent carrier on which the controlled structure is applied. This disadvantage is also fully characteristic of all the analogues mentioned above.

В настоящей заявке на изобретение решается техническая задача снижения данной составляющей погрешности и повышения достоверности результатов измерения точности изготовления углоизмерительных структур, нанесенных на прозрачный носитель.This application for the invention solves the technical problem of reducing this component of the error and increasing the reliability of the results of measuring the accuracy of the manufacture of angle measuring structures deposited on a transparent carrier.

Данная задача решается в предлагаемом способе измерения точности изготовления углоизмерительных структур, наносимых на прозрачный носитель, заключающимся в том, что размещают на едином вращающемся валу два прозрачных носителя с углоизмерительньми структурами (шкалами, растрами и т.д.), из которых один - контролируемый, другой - эталонный, формируют теневые изображения элементов топологии обоих структур путем освещения последних пучками света, регистрируют с помощью фотоэлектрических преобразователей теневые изображения элементов структур, сравнивают взаимное положение зарегистрированных сигналов и по изменениям во взаимном расположении сигналов судят о точности изготовления контролируемой структуры, за счет того, что полученное теневое изображение элементов топологии контролируемой структуры дополнительно направляют точно назад по оси прошедшего пучка и после повторного прохождения контролируемой структуры регистрируют новое теневое изображение, которое сравнивают с эталонным.This problem is solved in the proposed method for measuring the accuracy of manufacturing angle measuring structures applied to a transparent carrier, which consists of placing two transparent carriers with angle measuring structures (scales, rasters, etc.) on a single rotating shaft, of which one is controlled, the other is the reference one; shadow images of the topology elements of both structures are formed by illuminating the latter with light beams; shadow images of the elements of the page are recorded using photoelectric converters Uktur, compare the relative position of the recorded signals and judging by the changes in the mutual arrangement of the signals, the accuracy of the manufacturing of the controlled structure is determined, due to the fact that the received shadow image of the topology elements of the controlled structure is additionally sent exactly back along the axis of the transmitted beam and, after repeated passage of the controlled structure, a new shadow image that is compared with the reference.

Введение новых операций позволяет полностью компенсировать вклад составляющей погрешности измерений, вносимой самой установкой в результаты измерений вследствие неидеальности прозрачного носителя, на котором нанесена контролируемая структура.The introduction of new operations makes it possible to completely compensate for the contribution of the component of the measurement error introduced by the installation itself into the measurement results due to the imperfection of the transparent carrier on which the controlled structure is applied.

Предлагаемое изменение в последовательности операций измерения точности изготовления углоизмерительных структур с наибольшим эффектом реализуется с помощью адаптивного отражателя, установленного на пути светового пучка после выхода его из прозрачного носителя с измеряемой структурой.The proposed change in the sequence of operations for measuring the accuracy of manufacturing angle measuring structures with the greatest effect is realized using an adaptive reflector installed in the path of the light beam after it leaves the transparent carrier with the measured structure.

Целесообразность использования адаптивного отражателя для решения данной задачи определяется тем, что при вращении носителя вследствие неточности его изготовления или дефектов самого носителя, происходит непрерывное изменение пространственного угла выхода пучка из тела носителя. Именно эти изменения и вносят дополнительную погрешность в измерениях пространственного положения штрихов в контролируемой структуре. Активное отслеживание текущего угла выхода пучка, реализуемое в адаптивном отражателе, позволяет направить вышедший пучок точно назад и скомпенсировать, тем самым, вклад среды в регистрируемое пространственное положение элементов структуры.The advisability of using an adaptive reflector to solve this problem is determined by the fact that during rotation of the carrier due to inaccuracy of its manufacture or defects of the carrier itself, there is a continuous change in the spatial angle of exit of the beam from the carrier body. It is these changes that introduce an additional error in the measurements of the spatial position of the strokes in the controlled structure. Active tracking of the current beam exit angle, implemented in an adaptive reflector, makes it possible to direct the emerging beam exactly backward and thereby compensate for the contribution of the medium to the recorded spatial position of the structural elements.

Экономически более выгодно данную операцию можно реализовать с помощью отражателей типа “угол куба” (“триппель-призмы”) или системы “кошачий глаз”, установленных на пути светового пучка в непосредственной близости от места выхода его из прозрачного носителя.This operation can be economically more profitable using reflectors of the “cube angle” type (“triple prism”) or the “cat's eye” system installed in the path of the light beam in the immediate vicinity of the exit from the transparent carrier.

Данная реализация способа измерения точности изготовления углоизмерительных структур, нанесенных на прозрачный носитель, позволяет повысить точность измерений пространственного положения элементов углоизмерительных структур до долей угловых секунд за счет исключения влияния неточности изготовления самих прозрачных носителей на качество измерений, что не имеет аналогов в существующих установках, применяемых при производстве высокоточных углоизмерительных структур и, по этой причине, удовлетворяет критерию “изобретательский уровень”.This implementation of the method for measuring the accuracy of manufacturing angle measuring structures deposited on a transparent carrier allows to increase the accuracy of measuring the spatial position of the elements of angle measuring structures to fractions of arc seconds by eliminating the influence of inaccuracies in the manufacture of transparent carriers themselves on the quality of measurements, which has no analogues in existing installations used in production of high-precision angle measuring structures and, for this reason, meets the criterion of “inventive uro wen ".

На фиг.1 изображена структурная схема устройства, реализующего заявляемый способ измерения с использованием адаптивного отражателя.Figure 1 shows a structural diagram of a device that implements the inventive method of measurement using an adaptive reflector.

На фиг.2 изображена структурная схема устройства, реализующего заявляемый способ измерения с использованием системы “кошачий глаз”.Figure 2 shows a structural diagram of a device that implements the inventive method of measurement using the "cat's eye" system.

Устройство (фиг.1) содержит контролируемую углоизмерительную структуру 1, нанесенную на прозрачный носитель, прецизионный шпиндель (вал) 2 с юстировочной оправкой 3 для закрепления носителя 1, эталонный лимб 4, осветители штрихов эталонного лимба 5, фотоэлектрические преобразователи эталонного лимба 6 и 7, двигатель вращения 8, формирователь опорной сетки импульсов 9, система управления вращением шпинделя 10, формирователь “виртуальной” шкалы 11 для оценивания контролируемой структуры 1, осветитель контролируемой структуры 12, светоделитель 13, адаптивное зеркало 14 с приводом 15 и датчиком отклонения луча 16, 17 и 18, коллиматор 19, фотоприемник 20 с щелевой диафрагмой, формирователь импульсных сигналов 21, блок согласования 22, цифровой блок управления 23 и блок визуального контроля 24.The device (Fig. 1) contains a controlled angle measuring structure 1 deposited on a transparent carrier, a precision spindle (shaft) 2 with an alignment mandrel 3 for securing the carrier 1, a reference limb 4, strobe illuminators of the reference limb 5, photoelectric converters of the reference limb 6 and 7, a rotation motor 8, a shaper of the reference grid of pulses 9, a control system for rotating the spindle 10, a shaper of a “virtual” scale 11 for evaluating the controlled structure 1, the illuminator of the controlled structure 12, a beam splitter 13, adaptive mirror 14 with a drive 15 and a beam deflection sensor 16, 17 and 18, a collimator 19, a slit diaphragm photodetector 20, a pulse shaper 21, a matching unit 22, a digital control unit 23 and a visual control unit 24.

Заявляемый способ реализован следующим образом.The inventive method is implemented as follows.

Контролируемая углоизмерительная структура (лимб или растр) 1 крепится на одном торце прецизионного шпинделя 2 с помощью юстировочной оправки 3, на другом торце крепится эталонный лимб 4. С помощью осветителей 5, фотоприемников 6 и 7 с эталонного лимба 4 снимаются сигналы, используемые в блоке 9 для формирования сетки опорных импульсов. Выходные сигналы формирователя 9 используется в блоке управления и стабилизации скорости вращения двигателя 8, жестко связанного с прецизионным шпинделем 2, и в преобразователе 11, формирующего референтные сигналы (т.н. “виртуальную шкалу”) для оценивания погрешности нанесения штрихов контролируемого растра (лимба) 1. Считывание штрихов контролируемого растра (лимба) 1 производится с помощью осветителя 12, формирующей оптики 19 и фотоприемника 20 со щелевой диафрагмой. Визуальный контроль за правильностью установки головки считывания осуществляется с помощью блока визуального контроля 24. Выход фотоприемника 20 подключен на вход формирователя импульсных сигналов 21, которые через блок согласования 21 подаются на вход цифрового блока управления 22.The controlled angle measuring structure (limb or raster) 1 is mounted on one end of the precision spindle 2 using the alignment mandrel 3, on the other end is mounted the reference limb 4. Using illuminators 5, photodetectors 6 and 7, the signals used in block 9 are taken from the reference limb 4 to form a grid of reference pulses. The output signals of the shaper 9 are used in the control unit and stabilization of the rotation speed of the engine 8, rigidly connected with a precision spindle 2, and in the converter 11, which forms the reference signals (the so-called “virtual scale”) for estimating the error of applying strokes of a controlled raster (limb) 1. Reading the strokes of a controlled raster (limb) 1 is performed using a illuminator 12, forming optics 19 and a photodetector 20 with a slit diaphragm. Visual control over the correct installation of the read head is carried out using the visual control unit 24. The output of the photodetector 20 is connected to the input of the pulse shaper 21, which through the matching unit 21 are fed to the input of the digital control unit 22.

При вращении измеряемого образца (например стеклянного лимба со шкалой) траектория движения освещающего пучка света от осветителя 12 проходит в некоторой кольцевой области стеклянного диска 1. Как правило обе поверхности носителя (рабочая и нерабочая) имеют отклонения от идеальной плоскости, а их взаимное расположение характеризуется наличием клиновидности. Кроме того, в теле подложки встречаются неоднородности в виде свилей, пузырьков и др. В этом случае прозрачный носитель, через который наблюдают штрихи углоизмерительной структуры, выступает как призма, отклоняющая падающий пучок света от его первоначального направления (на фиг.1 отклонение выделено штрих-пунктиром). При вращении шпинделя прошедший через носитель пучок света совершает периодические перемещения в пределах некоторого телесного угла β . Форма траектории вполне однозначно отображает реальную неидеальность прозрачного носителя. Величина текущего отклонения изображения штриха Δ r_i от своего истинного положения, обусловленная действием неплоскостностей обоих поверхностей и клиновидностью носителя, в плоскости щелевой диафрагмы описывается выражениемDuring the rotation of the measured sample (for example, a glass dial with a scale), the path of the illuminating light beam from the illuminator 12 passes in a certain annular region of the glass disk 1. As a rule, both surfaces of the carrier (working and non-working) have deviations from the ideal plane, and their relative position is characterized by the presence wedges. In addition, in the body of the substrate there are inhomogeneities in the form of swirls, bubbles, etc. In this case, the transparent carrier through which the strokes of the angle-measuring structure are observed acts as a prism deflecting the incident light beam from its original direction (in Fig. 1, a dotted line). When the spindle rotates, the light beam passing through the carrier makes periodic movements within a certain solid angle β. The shape of the trajectory quite clearly reflects the real imperfection of the transparent medium. The value of the current deviation of the image of the stroke Δ r _i from its true position, due to the action of non-planarities of both surfaces and the wedge-shaped carrier, in the plane of the slotted aperture is described by the expression

Δ r_i=H· tgβ _i,Δ r _i = H · tgβ _i ,

где Н - расстояние от нерабочей поверхности подложки до щелевой диафрагмы фотоприемника;where H is the distance from the non-working surface of the substrate to the slotted diaphragm of the photodetector;

β _i - текущий угол преломления оси лучей, освещающих штрихи, из-за действия неоднородности среды, неплоскостностей и клиновидностей носителя.β _i - the current angle of refraction of the axis of the rays illuminating the strokes, due to the action of the heterogeneity of the medium, non-planarity and wedge-shaped media.

Тангенциальная проекция вектора, отображающего паразитное движение теневого изображения штриха в плоскости щелевой диафрагмы фотоприемника, является причиной паразитных вариаций во взаимном положении штрихов контролируемого и эталонного лимбов.The tangential projection of a vector representing the parasitic movement of the shadow image of the stroke in the plane of the slit aperture of the photodetector is the cause of spurious variations in the mutual position of the strokes of the controlled and reference limbs.

Количественные оценки возникающих ошибок дают следующие результаты. Если измеряется угловая погрешность лимба диаметром 50 мм, нанесенного на подготовленную поверхность стеклянной пластины толщиной 5 мм (неплоскостность рабочей поверхности лимба в 2 интерференционные полосы, а нерабочей - на порядок хуже), с помощью фотоприемника, расположенного на расстоянии 10 мм от контролируемого лимба, то в зависимости от взаимного расположения дефектов рабочей и нерабочей поверхностей максимальный угол отклонения будет лежать в диапазоне от ±0,022 до ±0,027° . В плоскости щелевой диафрагмы фотоприемника максимальное отклонение оси луча составит ±4,71 мкм, что соответствует угловой ошибке в результатах измерений, достигающей ±40 угл.с.Quantitative estimates of errors that appear give the following results. If the angular error of a limb with a diameter of 50 mm is measured, applied to a prepared surface of a glass plate with a thickness of 5 mm (non-flatness of the working surface of the limb in 2 interference bands, and non-working - an order of magnitude worse), using a photodetector located at a distance of 10 mm from the controlled limb, then depending on the relative location of defects of the working and non-working surfaces, the maximum deflection angle will lie in the range from ± 0.022 to ± 0.027 °. In the plane of the slit diaphragm of the photodetector, the maximum deviation of the beam axis will be ± 4.71 μm, which corresponds to an angular error in the measurement results, reaching ± 40 angular sec.

Как правило эти вариации воспринимаются как погрешность изготовления шкалы, хотя в действительности таковыми не являются и, скорее всего, должны быть отнесены к погрешностям измерительной установки, а не шкалы. Однако отделить эту рефракционную составляющую погрешности измерений из общего баланса ошибок, используя какие-либо усложненные алгоритмы обработки электронных сигналов, не представляется возможным.As a rule, these variations are perceived as an error in the manufacture of the scale, although in reality they are not and, most likely, should be attributed to the errors of the measuring setup, and not the scale. However, it is not possible to separate this refractive component of the measurement error from the overall error balance using any complicated algorithms for processing electronic signals.

Согласно заявляемому способу для того, чтобы скомпенсировать вклад рефракционной компоненты, теневое изображение штрихов контролируемой структуры заставляют пройти вновь через тело носителя точно по оси исходного пучка. Для этого система считывания информации дополнена специальным ретрорефлектором, обеспечивающим возврат излучения точно назад при любых (малых) направлениях ориентации выходного пучка, например адаптивное зеркало 14. Такое зеркало имеет специальный привод 15, отклоняющий зеркало в двух ортогональных угловых направлениях θ и φ в соответствии с выходными сигналами датчика 18. В простейшем случае датчик 18 представляет собой четырехквадрантный фотоприемник, на вход которого с помощью светоделителя 16 и линзы 17 проектируется излучение, прошедшее дважды через прозрачный носитель 1. Система экстремального регулирования, входящая в состав привода 15, двигает зеркало по двум координатам θ и φ до тех пор, пока излучение с выхода светоделителя 16 не будет сфокусировано линзой 17 точно в центре фотоприемника 18. В этом случае излучение со второго выхода светоделителя 16 попадет на вход щелевой диафрагмы точно в начальное положение (т.е. в выражении (1) для Δ r_i угол β _i, станет равным нулю) и тем самым будет скомпенсировано паразитное смещение, вызванное неидеальностью носителя.According to the claimed method, in order to compensate for the contribution of the refractive component, the shadow image of the strokes of the controlled structure is forced to pass through the carrier body again exactly along the axis of the initial beam. For this, the information reading system is supplemented by a special retroreflector that ensures radiation returns exactly back for any (small) directions of orientation of the output beam, for example, an adaptive mirror 14. Such a mirror has a special drive 15 that deflects the mirror in two orthogonal angular directions θ and φ in accordance with the output signals of the sensor 18. In the simplest case, the sensor 18 is a four-quadrant photodetector, the input of which radiation is projected through the beam splitter 16 and the lens 17 it twice through a transparent carrier 1. The extreme control system included in the drive 15 moves the mirror in two coordinates θ and φ until the radiation from the output of the beam splitter 16 is focused by the lens 17 exactly in the center of the photodetector 18. In this case, the radiation from the second output of the beam splitter 16 it will go to the input of the slit diaphragm exactly in the initial position (i.e., in the expression (1) for Δ r _{i, the} angle β _i will become zero) and thereby the stray offset caused by the imperfect carrier will be compensated.

Более простое техническое решение проблемы компенсации паразитных смещений луча дает использование вместо адаптивных зеркал отражателей типа “угол куба” (“триппель-призмы”) или системы “кошачий глаз”. На фиг.2 приведен вариант замены адаптивного зеркала 14 на систему “кошачий глаз” 25.A simpler technical solution to the problem of compensating for parasitic displacements of the beam is obtained by using instead of adaptive mirrors reflectors of the “cube angle” type (“triple prism”) or the “cat's eye” system. Figure 2 shows the option of replacing the adaptive mirror 14 with a system of "cat's eye" 25.

Основное принципиальное отличие отражателей типа “кошачий глаз” или “триппель-призмы” от адаптивного зеркала состоит в том, что они, направляя выходной пучок точно назад и сохраняя направление входного луча, вносят параллельное смещение. В результате при вращении носителя имеет место паразитное смещение положения теневого изображения штриха Δ r_i, которое описывается выражениемThe main fundamental difference between cat-eye or triple-prism reflectors from an adaptive mirror is that they direct the output beam exactly backward and keep the direction of the input beam and introduce a parallel bias. As a result, during carrier rotation, a parasitic shift in the position of the shadow image of the stroke Δ r _i takes place, which is described by the expression

Δ r_i=H^*· tgβ _i,Δ r _i = H ^* tgβ _i ,

где Н^* - расстояние от нерабочей поверхности подложки до поверхности ретрорефлектора.where H ^* is the distance from the non-working surface of the substrate to the surface of the retroreflector.

Так как все элементы оптического тракта находятся перед фотоприемником, то расстояние Н^* может быть выбрано достаточно малым, что позволит выполнить требования на допустимую погрешность измерений. Например при выборе Н^* в пределах одного миллиметра максимальная ошибка измерений снизится до 0,8 угловых секунды, т.е. по сравнению с исходной конфигурацией регистрирующего тракта погрешность снизится почти на два порядка.Since all the elements of the optical path are located in front of the photodetector, the distance H ^* can be chosen sufficiently small, which will allow fulfilling the requirements for the permissible measurement error. For example, when H ^{* is} selected within one millimeter, the maximum measurement error will decrease to 0.8 arc seconds, i.e. in comparison with the initial configuration of the recording path, the error will decrease by almost two orders of magnitude.

В реальных измерительных системах расстояние Н от нерабочей поверхности подложки до фотоприемника в силу объективных причин трудно сделать менее 100 мм, следовательно, при использовании заявляемого способа величина пространственной модуляции уменьшается более чем на два порядка по сравнению с погрешностью реально работающих устройств. При этом излучение, прошедшее объект измерения дважды, более эффективно промодулировано по интенсивности.In real measuring systems, the distance H from the non-working surface of the substrate to the photodetector, due to objective reasons, is difficult to make less than 100 mm, therefore, when using the proposed method, the spatial modulation value decreases by more than two orders of magnitude compared to the error of actually working devices. In this case, radiation that has passed the measurement object twice is more effectively modulated in intensity.

Таким образом заявляемый способ измерения точности изготовления углоизмерительных структур, нанесенных на прозрачный носитель, позволяет получать информацию о мгновенном положении штрихов контролируемой структуры без значительных погрешностей, обусловленных различными неидсальностями прозрачного носителя, на котором нанесены штрихи контролируемой структуры.Thus, the inventive method for measuring the accuracy of manufacturing angle measuring structures deposited on a transparent medium allows you to obtain information about the instantaneous position of the strokes of the controlled structure without significant errors due to various imperfections of the transparent medium on which strokes of the controlled structure are applied.

Claims

1. A method for measuring the accuracy of manufacturing angle measuring structures applied to a transparent carrier, which consists of placing two transparent carriers with angle measuring structures on a single rotating shaft, one of which is controlled and the other reference, form shadow images of the topology of both structures by illuminating the latter beams of light, register with the help of photoelectric converters shadow images of structural elements, compare the relative position of the recorded signal fishing and by changes in the mutual arrangement of signals they judge the accuracy of the manufacture of the controlled structure, characterized in that the obtained shadow image of the topology elements of the controlled structure is additionally sent exactly back along the axis of the transmitted beam, and after repeated passage of the controlled structure, a new shadow image is recorded, which is compared with the reference.

2. The method according to claim 1, characterized in that the obtained shadow image of the elements of the topology of the controlled structure is sent exactly back along the axis of the transmitted beam using an adaptive reflector mounted on the path of the beam passed through the controlled structure.

3. The method according to claim 1, characterized in that the obtained shadow image of the elements of the topology of the controlled structure is directed back parallel to the axis of the transmitted beam using reflectors of the “cube angle” type (triple prism) or the “cat's eye” system installed in the path of the light flux in Immediate proximity to where it exits from the transparent carrier.