RU2334944C2 - Device for monitoring of spacer grids - Google Patents

Device for monitoring of spacer grids Download PDF

Info

Publication number
RU2334944C2
RU2334944C2 RU2006125715/28A RU2006125715A RU2334944C2 RU 2334944 C2 RU2334944 C2 RU 2334944C2 RU 2006125715/28 A RU2006125715/28 A RU 2006125715/28A RU 2006125715 A RU2006125715 A RU 2006125715A RU 2334944 C2 RU2334944 C2 RU 2334944C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
photodetector
field
shaper
control
optical element
Prior art date
Application number
RU2006125715/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006125715A (en
Inventor
лов Петр Сергеевич Завь (RU)
Петр Сергеевич Завьялов
Михаил Григорьевич Зарубин (RU)
Михаил Григорьевич Зарубин
Юрий Кимович Карлов (RU)
Юрий Кимович Карлов
Петр Иванович Лавренюк (RU)
Петр Иванович Лавренюк
Владимир Иванович Ладыгин (RU)
Владимир Иванович Ладыгин
Юрий Александрович Лемешко (RU)
Юрий Александрович Лемешко
Леонид Валентинович Финогенов (RU)
Леонид Валентинович Финогенов
Александр Владимирович Чиннов (RU)
Александр Владимирович Чиннов
Юрий Васильевич Чугуй (RU)
Юрий Васильевич Чугуй
Владимир Павлович Юношев (RU)
Владимир Павлович Юношев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов"
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 Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" filed Critical Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов"
Priority to RU2006125715/28A priority Critical patent/RU2334944C2/en
Publication of RU2006125715A publication Critical patent/RU2006125715A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2334944C2 publication Critical patent/RU2334944C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: device for monitoring of spacer grids contains the following elements that are serially installed on optical axis: source of coherent radiation, shaper of structural lighting, device of spacer grid positioning and photo-receiving module, which includes lens and photo-receiving chamber with matrix photodetector, which is connected with unit of control and information processing, the control outlet of which is connected to positioning device. Shaper of structural lighting is arranged in the form of diffraction optical element on the basis of phase or/and amplitude microstructure on transparent wafer, which contains non-transparent area installed in the center of diffraction optical element, working field that shapes the system of light strips on the surface of monitored fragment of spacer grid, and alignment field that shapes two light rings of the same diameter as the working field, for alignment of photo-receiving module.
EFFECT: simplification of device design with simultaneous expansion of functional resources and increase of its fast-action.
6 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в атомной промышленности при производстве дистанционирующих решеток тепловыделяющих сборок.The invention relates to the field of measuring technology and can be used in the nuclear industry in the manufacture of spacer grids of fuel assemblies.

Дистанционирующая решетка (ДР) представляет собой совокупность тонкостенных ячеек, обрамленных снаружи ободом (Ф.Г.Решетников, Ю.К.Бибилашвили, И.С.Головнин и др. Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов. Кн. 1. М.: Энергоатомиздат, 1995). При изготовлении тепловыделяющих сборок в ячейки вставляются тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ). Ряд ДР, расположенных по высоте тепловыделяющих сборок, обеспечивает ее жесткость и необходимое расстояние между тепловыделяющими элементами. При изготовлении ДР подвергают контролю следующие параметры: диаметр вписанной в ячейку окружности; диаметр окружности, вписанной в отверстие под канал; позиционные отклонения центров вписанных окружностей в ячейку и в отверстие под канал; размер «под ключ»; принадлежность координат наружной поверхности обода ДР полю допуска; наличие/отсутствие ячейки в месте расположения отверстия под канал (нормальная конструкция - отсутствие ячейки).The distance grid (DR) is a set of thin-walled cells framed on the outside with a rim (F. G. Reshetnikov, Yu. K. Bibilashvili, I. S. Golovnin and others. Design, production and operation of fuel elements of power reactors. Book 1. M .: Energoatomizdat, 1995). In the manufacture of fuel assemblies, fuel elements (fuel elements) are inserted into the cells. A number of DRs located along the height of the fuel assemblies ensures its rigidity and the necessary distance between the fuel elements. In the manufacture of DRs, the following parameters are controlled: diameter of the circle inscribed in the cell; the diameter of the circle inscribed in the hole under the channel; positional deviations of the centers of the inscribed circles in the cell and in the hole for the channel; turnkey size; belonging of the coordinates of the outer surface of the DR rim to the tolerance field; the presence / absence of a cell at the location of the hole for the channel (normal design is the absence of a cell).

Известно устройство для контроля отверстий деталей (см. патент RU №2245516 С2, кл. G01В 11/30), содержащее последовательно расположенные на одной оптической оси источник света, коллиматор, формирователь кольцевой оптической метки в виде дифракционной пластины, проектор кольцевой метки в виде конического зеркала и матричный фотоприемник, соединенный с блоком обработки сигнала, а также узел перемещения детали вдоль оси.A device for controlling the openings of parts is known (see patent RU No. 2245516 C2, class G01B 11/30), containing a light source, a collimator, a shaper of an optical ring mark in the form of a diffraction plate, and a projector of a ring mark in the form of a conical mirrors and a matrix photodetector connected to the signal processing unit, as well as a unit for moving the part along the axis.

Данное устройство может использоваться для контроля ДР, однако в его состав необходимо ввести дополнительно двухкоординатный стол для перемещения ДР по двум координатам в плоскости, перпендикулярной оптической оси, при этом устройство имеет два существенных недостатка.This device can be used to control the DR, however, it is necessary to introduce an additional two-coordinate table in its composition for moving the DR along two coordinates in a plane perpendicular to the optical axis, while the device has two significant drawbacks.

Во-первых, низкое быстродействие из-за механического перемещения ДР вдоль оптической оси, необходимого при контроле ее параметров по высоте (по нескольким сечениям).Firstly, low performance due to the mechanical movement of the DR along the optical axis, which is necessary when controlling its height parameters (over several sections).

Во-вторых, низкая точность контроля, обусловленная дополнительной погрешностью позиционирования ДР при контроле ее параметров в разных сечениях по высоте.Secondly, the low accuracy of control, due to the additional error in the positioning of the DR when monitoring its parameters in different sections along the height.

Наиболее близким по технической сути к заявляемому устройству (прототипом) является устройство для бесконтактного контроля геометрических параметров ДР ядерных реакторов (см. О.И.Битюцкий, В.В.Вертопрахов, А.А.Гущина и др. Трехмерный бесконтактный контроль геометрических параметров дистанционирующих решеток ядерных реакторов // Автометрия, 2003, том 39, №5), содержащее последовательно расположенные на оптической оси источник когерентного излучения, формирователь структурного освещения, устройство позиционирования ДР и фотоприемный модуль, соединенный с блоком управления и обработки информации. Указанные выше признаки прототипа совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.The closest in technical essence to the claimed device (prototype) is a device for non-contact control of the geometric parameters of the DR of nuclear reactors (see O. I. Bityutsky, V. V. Vertoprakhov, A. A. Gushchina, etc. Three-dimensional non-contact control of geometrical parameters of distance gratings of nuclear reactors // Avtometriya, 2003, Volume 39, No. 5), containing a coherent radiation source sequentially located on the optical axis, a structural illumination shaper, a DR positioning device and a photodetector module Connected to the control unit and information processing. The above features of the prototype coincide with the essential features of the claimed invention.

Формирователь структурного освещения прототипа состоит из узла решеток Дамманна, расщепляющего лазерный луч на матрицу 12×13 дифракционных порядков, и призмы, разделяющей дифрагированные лучи по трем направлениям (под 120° друг к другу). Сформированные три матрицы световых пучков освещают под углом 30° поверхности трех пуклевок внутри ячейки ДР. Смена ячеек ДР на контрольной позиции производится с помощью устройства прецизионного позиционирования (перемещения) ДР по координатам XY, а при контроле отверстий под канал и размера "под ключ" (обода решетки) устройство позиционирования осуществляет поворот ДР. Фотоприемный модуль представляет собой три идентичных объектива и три ПЗС камеры, которые обеспечивают регистрацию светового распределения на поверхностях элементов ДР. Информация с ПЗС камер обрабатывается в блоке управления и обработки информации, который также управляет устройством позиционирования ДР.The prototype structural illumination shaper consists of a Dammann array node, splitting the laser beam into a 12 × 13 matrix of diffraction orders, and a prism separating the diffracted rays in three directions (at 120 ° to each other). The formed three matrices of light beams illuminate at an angle of 30 ° the surface of three beetles inside the DR cell. The DR cells are changed at the control position using the precision positioning (moving) device of the DR along XY coordinates, and when controlling the openings for the channel and the “turnkey” size (lattice rim), the positioning device rotates the DR. The photodetector module consists of three identical lenses and three CCD cameras, which provide registration of the light distribution on the surfaces of the DR elements. Information from the CCD cameras is processed in the control unit and information processing, which also controls the positioning device DR.

Известное устройство позволяет производить контроль следующих параметров ДР:The known device allows you to control the following parameters DR:

- диаметры вписанных окружностей ячеек;- diameters of inscribed circles of cells;

- диаметры вписанных окружностей отверстий под каналы;- diameters of the inscribed circles of the holes for the channels;

- расстояния между соседними ячейками (расстояния между центрами вписанных окружностей);- the distance between adjacent cells (the distance between the centers of the inscribed circles);

- сдвиги центров вписанных окружностей для ячеек относительно параметров чертежа ДР;- shifts of the centers of the inscribed circles for the cells relative to the parameters of the drawing DR;

- размеры «под ключ», характеризующие габаритные размеры ДР.- "turnkey" dimensions, characterizing the overall dimensions of the DR.

Основными недостатками известного устройства являются, во-первых, его сложная конструкция, обусловленная наличием трех каналов регистрации изображений и устройства позиционирования с механизмом вращения ДР на измерительной позиции.The main disadvantages of the known device are, firstly, its complex design, due to the presence of three image registration channels and a positioning device with a DR rotation mechanism at the measuring position.

Во-вторых, данное устройство предназначено только для контроля ряда ДР, имеющих шестигранную форму и ячейки с тремя выступами (пуклевками), и не может быть использовано для контроля ДР другой формы, например квадратной.Secondly, this device is intended only to control a number of DRs having a hexagonal shape and cells with three protrusions (beak), and cannot be used to control DRs of another shape, for example, square.

В-третьих, устройство имеет низкую производительность из-за затрат времени, необходимого для обеспечения поворота ДР на измерительной позиции при контроле отверстий под канал и обода ДР.Thirdly, the device has low productivity due to the time required to ensure the rotation of the DR at the measuring position when monitoring the holes for the channel and the rim of the DR.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и достижение следующего технического результата: упрощение конструкции устройства при одновременном расширении функциональных возможностей и повышение его быстродействия.The aim of the present invention is to remedy these disadvantages and achieve the following technical result: simplifying the design of the device while expanding the functionality and increasing its speed.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что заявляемое устройство содержит расположенные последовательно на оптической оси источник когерентного излучения, формирователь структурного освещения (ФСО), устройство позиционирования ДР и фотоприемный модуль. ФСО выполнен в виде дифракционного оптического элемента (ДОЭ) на основе фазовой или/и амплитудной микроструктуры на прозрачной подложке. ДОЭ содержит непрозрачную область, расположенную в центре элемента, рабочее поле, формирующее систему световых полос на поверхности контролируемого фрагмента ДР, и юстировочное поле, формирующее два световых кольца того же диаметра, что и рабочее поле, для юстировки фотоприемного модуля. Фотоприемный модуль включает объектив и камеру с матричным фотоприемником. Кроме того, заявляемое устройство содержит блок управления и обработки информации, вход которого соединен с фотоприемной камерой, а выход - с устройством позиционирования.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that the claimed device contains a coherent radiation source, a shaper of structural lighting (PSO), a positioning device DR and a photodetector located in series on the optical axis. FSO is made in the form of a diffractive optical element (DOE) based on a phase and / or amplitude microstructure on a transparent substrate. DOE contains an opaque region located in the center of the element, a working field that forms a system of light strips on the surface of the controlled fragment of DR, and an adjustment field that forms two light rings of the same diameter as the working field for aligning the photodetector module. The photodetector module includes a lens and a camera with a matrix photodetector. In addition, the inventive device contains a control unit and information processing, the input of which is connected to a photodetector camera, and the output to a positioning device.

Отличительными от прототипа признаками являются выполнение ФСО в виде ДОЭ на основе фазовой или/и амплитудной микроструктуры на прозрачной подложке, содержащего непрозрачную область, расположенную в центре ДОЭ, рабочее поле, формирующее систему световых полос на поверхности контролируемого фрагмента ДР, и юстировочное поле, формирующее два световых кольца того же диаметра, что и рабочее поле, для юстировки фотоприемного модуля.Distinctive features of the prototype are the performance of the FSO in the form of DOEs based on a phase or / and amplitude microstructure on a transparent substrate containing an opaque region located in the center of the DOE, a working field that forms a system of light strips on the surface of a controlled fragment of DR, and an adjustment field that forms two light rings of the same diameter as the working field to align the photodetector module.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-6, где на фиг.1 представлена структурная схема заявляемого устройства; на фиг.2 - конструкция ДР; на фиг.3 - устройство формирователя структурного освещения; на фиг.4 приведена схема формирования изображения юстировочных колец; фиг.5 поясняет принцип обработки изображения с фотоприемной камеры; на фиг.6 приведен вид изображения с фотоприемной камеры, полученного от ячейки ДР.The invention is illustrated figure 1-6, where figure 1 presents a structural diagram of the inventive device; figure 2 - design DR; figure 3 - device shaper structural lighting; figure 4 shows a diagram of the image formation of the alignment rings; figure 5 explains the principle of image processing from a photodetector camera; figure 6 shows a view of the image from the photodetector camera obtained from the cell DR.

Заявляемое устройство (фиг.1) состоит из расположенных последовательно по оптической оси источника когерентного излучения 1, ФСО 2 в виде ДОЭ, фокусирующего излучение источника 1 в систему световых полос 3 на поверхности контролируемого фрагмента 4 ДР 5, устройства позиционирования 6 контролируемой ДР 5, фотоприемного модуля 7, состоящего из объектива 8 и фотоприемной камеры 9 с матричным фотоприемником 10. Выход фотоприемной камеры 9 соединен с видеовходом блока 11 управления и обработки информации, управляющий выход которого соединен с устройством позиционирования 6 контролируемой ДР 5.The inventive device (figure 1) consists of sequentially located along the optical axis of a coherent radiation source 1, FSO 2 in the form of DOE focusing the radiation of source 1 into a system of light strips 3 on the surface of a controlled fragment 4 of DR 5, a positioning device 6 of controlled DR 5, a photodetector module 7, consisting of a lens 8 and a photodetector camera 9 with an array photodetector 10. The output of the photodetector camera 9 is connected to the video input of the control and information processing unit 11, the control output of which is connected to the device Twomey ranking 6 controlled HLR 5.

Конструкция ДР одного типа (шестигранного) приведена на фиг.2. Элементами контроля ДР являются ячейки 12 (размеры Dce, L), отверстия под канал 13 (размер Dch) и обод 14 (размер В).The design of the DR of one type (hex) is shown in figure 2. The control elements of the DR are cells 12 (dimensions D ce , L), openings for the channel 13 (size D ch ) and rim 14 (size B).

Формирователь структурного освещения 2 - ДОЭ - выполнен в виде фазовой и/или амплитудной микроструктуры на прозрачной подложке. Устройство ДОЭ приведено на фиг.3. На подложке 15 расположены непрозрачная область 16, рабочее поле 17 и юстировочное поле 18. Непрозрачная область 16 в центре ДОЭ не пропускает прямое излучение от источника когерентного излучения 1 в объектив 8 и уменьшает угловую апертуру рабочего поля 17, вследствие чего освещение поверхности контролируемого элемента 4 производится излучением, в котором отсутствуют скользящие лучи. Рабочее поле 17 создает волновой фронт, который на заданном расстоянии трансформируется в набор световых полос 3. Юстировочное поле 18 формирует два световых кольца 19 (фиг.4) того же диаметра, что формирует рабочее поле 17, но в данном случае лучи 20 не пересекают оптическую ось. При наличии в зоне контроля элементов ДР эти лучи не попадают в апертуру проекционного объектива 8, и юстировочные кольца отсутствуют в изображении с камеры 9. Когда ДР отсутствует, в апертуру объектива 8 попадают только лучи от юстировочного поля 18. По изображению с фотоприемной камеры 9 световых колец 19 юстируется фотоприемный модуль 7 по отношению к остальной части оптической системы. При правильной юстировке изображение будет иметь вид двух концентрических окружностей 21.Shaper of structural lighting 2 - DOE - is made in the form of a phase and / or amplitude microstructure on a transparent substrate. The DOE device is shown in Fig.3. The opaque region 16, the working field 17 and the adjustment field 18 are located on the substrate 15. The opaque region 16 in the center of the DOE does not pass direct radiation from the coherent radiation source 1 into the lens 8 and reduces the angular aperture of the working field 17, as a result of which the surface of the element 4 being monitored is illuminated radiation in which there are no gliding rays. The working field 17 creates a wave front, which at a given distance is transformed into a set of light strips 3. The alignment field 18 forms two light rings 19 (Fig. 4) of the same diameter that forms the working field 17, but in this case, the rays 20 do not intersect the optical axis. If there are DR elements in the control zone, these rays do not fall into the aperture of the projection lens 8, and the alignment rings are absent in the image from camera 9. When there is no DR, only rays from the adjustment field 18 enter the aperture of lens 8. According to the image from the photodetector, there are 9 light rings 19 aligns the photodetector module 7 with respect to the rest of the optical system. With proper adjustment, the image will look like two concentric circles 21.

Заявляемое устройство (фиг.1) работает следующим образом. Параллельный пучок света от источника когерентного излучения 1 освещает формирователь структурного освещения - ДОЭ 2, который формирует на контролируемой ячейке 4 (или другом элементе ДР) набор световых колец (полос) 3. Освещенная поверхность контролируемого фрагмента ДР проецируется объективом 8 на матричный фотоприемник 10 камеры 9. Зарегистрированное изображение передается в блок управления и обработки информации 11, где в зависимости от установленного на измерительную позицию элемента (ячейка, отверстие под канал или обод ДР) выполняется обработка изображения соответствующего элемента ДР 5 и вычисляются его геометрические параметры. Далее блок 11 управления и обработки информации формирует сигналы управления перемещением контролируемой ДР 5 на двухкоординатное устройство позиционирования 6 для позиционирования на измерительную позицию следующего элемента ДР 5. Таким образом, последовательно обмеряется вся ДР.The inventive device (figure 1) works as follows. A parallel beam of light from a coherent radiation source 1 illuminates the structural illumination shaper - DOE 2, which forms a set of light rings (bands) on the controlled cell 4 (or other DR element) 3. The illuminated surface of the controlled fragment of the DR is projected by lens 8 onto the photodetector 10 of camera 9 The registered image is transmitted to the control and information processing unit 11, where depending on the element installed on the measuring position (cell, hole for the channel or rim of the DR), I process the image of the corresponding element of DR 5 and its geometric parameters are calculated. Further, the information control and processing unit 11 generates control signals for the movement of the controlled DR 5 to the two-coordinate positioning device 6 for positioning the next element of the DR 5 at the measuring position. Thus, the whole DR is sequentially measured.

Принцип обработки изображений различных элементов ДР поясняется фиг.5. При контроле отверстий под канал 13 и обода решетки 14 световые полосы 3 на поверхности элемента ДР в изображении с фотоприемной камеры 9 выглядят в виде набора дуг 22, отличающихся длиной и кривизной в зависимости от вида контролируемого фрагмента ДР. При контроле ячеек 12 ДР на изображении будет наблюдаться несколько (по числу пуклевок, фиксирующих ТВЭЛ) наборов дуг (фиг.6), расположенных симметрично относительно центра изображения под определенными углами относительно друг друга.The principle of image processing of various elements of the DR is illustrated in Fig.5. When controlling the openings for the channel 13 and the rim of the grating 14, the light strips 3 on the surface of the DR element in the image from the photodetector camera 9 look like a set of arcs 22, which differ in length and curvature depending on the type of the DR fragment being monitored. When monitoring cells 12 DR on the image will be observed several (by the number of beetles that fix the fuel elements) sets of arcs (Fig.6), located symmetrically relative to the center of the image at certain angles relative to each other.

Анализ изображений производится в полярной системе координат с центром О (фиг.6), соответствующим положению оптической оси, которое определяется в процессе юстировки системы с использованием излучения от юстировочного поля 18 ДОЭ. Изображения дуг радиально сканируются из центра О с некоторым шагом по углу Δφ. В радиальном направлении распределение интенсивности I(R) представляет собой последовательность пиков. Первый пик интенсивности соответствует ближнему к ДОЭ световому кольцу структурного освещения. Далее для каждого пика интенсивности находится R0i - радиус i-ой дуги на данном направлении сканирования по углу φ. После сканирования всего изображения каждая дуга будет описываться массивом значений R0i,φ. Затем с помощью аппроксимации этих массивов определяется минимальный радиус дуги R0i min, величина которого пропорциональна расстоянию от оптической оси до контролируемой поверхности. Далее по величине R0i min определяется расстояние ri от контролируемой поверхности до оптической оси в сечении i-го светового кольца. Зависимость ri от R0i min определяется расчетным путем или в процессе калибровки измерительной системы. Таким образом, в результате описанной процедуры обработки изображения будет вычислен массив расстояний r0, r1,...,rn от контролируемой поверхности до оптической оси для каждого светового кольца (n - число световых колец), по которым затем вычисляются геометрические параметры элемента ДР.Image analysis is performed in the polar coordinate system with the center O (Fig.6) corresponding to the position of the optical axis, which is determined during the alignment of the system using radiation from the alignment field 18 DOE. Images of arcs are radially scanned from the center O with a certain step along the angle Δφ. In the radial direction, the intensity distribution I (R) is a sequence of peaks. The first peak of intensity corresponds to the light ring of structural lighting closest to DOE. Next, for each intensity peak, R 0i is found - the radius of the i-th arc in this direction of scanning along the angle φ. After scanning the entire image, each arc will be described by an array of values R 0i, φ . Then, using the approximation of these arrays, the minimum arc radius R 0i min is determined, the value of which is proportional to the distance from the optical axis to the surface being monitored. Next, the value of R 0i min determines the distance r i from the surface to be monitored to the optical axis in the section of the ith light ring. The dependence of r i on R 0i min is determined by calculation or during the calibration of the measuring system. Thus, as a result of the described image processing procedure, an array of distances r 0 , r 1 , ..., r n from the surface to be monitored to the optical axis for each light ring (n is the number of light rings) will be calculated by which the geometric parameters of the element are then calculated DR.

В случае контроля габаритного размера ДР (размера под ключ В) измерения производятся в двух положениях ДР. При каждом измерении из массива чисел r0, r1,...,rn выбирается минимальное значение, которое затем переводится в декартову систему координат XY ДР 5 с учетом положения подвижной части двухкоординатного устройства позиционирования 6. При первом измерении вычисляются координаты x1, y1, а при втором - x2, у2, расстояние между этими точками равно размеру В.In the case of monitoring the overall size of the DR (turnkey size B), measurements are made in two positions of the DR. For each measurement, from the array of numbers r 0 , r 1 , ..., r n , the minimum value is selected, which is then transferred to the Cartesian coordinate system XY ДР 5 taking into account the position of the moving part of the two-coordinate positioning device 6. At the first measurement, the coordinates x 1 , y 1 , and in the second - x 2 , y 2 , the distance between these points is equal to size B.

При контроле отверстия 13 под канал измерения производятся в нескольких положениях ДР (по числу пуклевок). При каждом таком измерении вычисленные координаты r0, r1,...,rn переводятся с учетом углового положения пуклевки в систему координат, связанную центром отверстия под канал по чертежу. Затем вычисляются положения центров xch i, ych i и диаметры Dch i вписанных окружностей для каждого сечения.When monitoring the holes 13 under the channel, measurements are made in several positions of the DR (according to the number of beetles). For each such measurement, the calculated coordinates r 0 , r 1 , ..., r n are translated taking into account the angular position of the beetle into the coordinate system connected by the center of the hole for the channel according to the drawing. Then, the positions of the centers x ch i , y ch i and the diameters D ch i of the inscribed circles for each section are calculated.

При контроле ячейки 12 ДР 5 измерение производится в одном положении ДР. При этом на изображении будут находиться несколько (по числу пуклевок) наборов дуг (фиг.6). По определенным для каждого набора дуг координатам r0, r1,...,rn с учетом углового положения пуклевок определяются положения центров Xce i, Yce i и диаметры Dce i вписанных окружностей для каждого сечения ячейки.When monitoring cell 12 DR 5, the measurement is made in one position DR. In this case, the image will contain several (by the number of beetles) sets of arcs (Fig. 6). According to the coordinates r 0 , r 1 , ..., r n defined for each set of arcs, the positions of the centers X ce i , Y ce i and the diameters D ce i of the inscribed circles for each section of the cell are determined taking into account the angular position of the puppets.

В качестве источника когерентного излучения 1 может использоваться полупроводниковый лазер с расширителем пучка в виде коллиматора.As a source of coherent radiation 1, a semiconductor laser with a beam expander in the form of a collimator can be used.

В качестве формирователя структурного освещения 2 может быть использован амплитудный дифракционный элемент (Л.В.Финогенов. Контроль геометрических параметров отверстий с использованием дифракционного кольцевого фокусатора. Автометрия, том 41, №6, 2005, стр.23), созданный с помощью лазерного фотопостроителя CLWS 300 ((Gurenko, V.M., Kastorsky, L.В., Kiryanov, V.P., Kiryanov, A.V., Kokarev, S.A., Vedernikov, V.M., Verkhoglyad, A.G.: Laser writing system CLWS-300/C-M for microstructure synthesis an the axisymmetric 3-D surfaces. Proc. SPIE 4900 (2002) pp.320-325).As a shaper of structural lighting 2, an amplitude diffraction element can be used (L.V. Finogenov. Control of the geometric parameters of holes using a diffraction ring focuser. Automometry, Volume 41, No. 6, 2005, p.23) created using the CLWS laser photop plotter 300 ((Gurenko, VM, Kastorsky, L.V., Kiryanov, VP, Kiryanov, AV, Kokarev, SA, Vedernikov, VM, Verkhoglyad, AG: Laser writing system CLWS-300 / CM for microstructure synthesis an the axisymmetric 3- D surfaces. Proc. SPIE 4900 (2002) pp. 320-325).

В качестве двухкоординатного устройства позиционирования 6 ДР в плоскости, перпендикулярной оптической оси, может быть использован двухкоординатный моторизованный стол SCAN 300×300 фирмы Marzhauser (http://www.marzhauser.com/Pdf/scan300×300eng.pdf).As a two-coordinate device for positioning 6 DRs in a plane perpendicular to the optical axis, a two-coordinate motorized table SCAN 300 × 300 by Marzhauser (http://www.marzhauser.com/Pdf/scan300Ч300eng.pdf) can be used.

Объектив 8 по характеристикам подобен объективам, используемым в интроскопах.Lens 8 is similar in characteristics to the lenses used in introscopes.

В качестве фотоприемной камеры 9 может быть использована промышленная цифровая камера PL-A781 фирмы PixeLINK (http://www.pixelink.com). Данная камера построена на базе фотодиодной матрицы 2208×3000 элементов. Размер одного пикселя 3.5×3.5 мкм.As the photodetector camera 9, an industrial digital camera PL-A781 from PixeLINK (http://www.pixelink.com) can be used. This camera is built on the basis of a photodiode array of 2208 × 3000 elements. The size of one pixel is 3.5 × 3.5 microns.

В качестве блока 11 управления и обработки информации может быть использован компьютер на базе процессора AMD Athlon 3200+ и объемом оперативной памяти 512 Мб. На компьютере должны быть установлены контроллеры FireWire (для связи с камерой) и USB (для связи с моторизованным столом).A computer based on an AMD Athlon 3200+ processor and 512 MB RAM can be used as an information control and processing unit 11. FireWire controllers (for communication with the camera) and USB (for communication with the motorized table) must be installed on the computer.

Claims (1)

Устройство для контроля дистанционирующих решеток, содержащее последовательно расположенные на оптической оси источник когерентного излучения, формирователь структурного освещения, устройство позиционирования дистанционирующей решетки и фотоприемный модуль, включающий объектив и фотоприемную камеру с матричным фотоприемником, соединенную с блоком управления и обработки информации, управляющий выход которого подключен к устройству позиционирования, отличающееся тем, что формирователь структурного освещения выполнен в виде дифракционного оптического элемента на основе фазовой или/и амплитудной микроструктуры на прозрачной подложке, содержащего непрозрачную область, расположенную в центре дифракционного оптического элемента, рабочее поле, формирующее систему световых полос на поверхности контролируемого фрагмента дистанционирующей решетки, и юстировочное поле, формирующее два световых кольца того же диаметра, что и рабочее поле, для юстировки фотоприемного модуля.A device for monitoring distance gratings, comprising a coherent radiation source sequentially located on the optical axis, a structural lighting driver, a positioning distance grating device and a photodetector module including a lens and a photodetector camera with a photodetector array connected to a control and information processing unit, the control output of which is connected to a positioning device, characterized in that the shaper of structural lighting is made in the form of differs an optical element based on a phase and / or amplitude microstructure on a transparent substrate containing an opaque region located in the center of the diffractive optical element, a working field that forms a system of light strips on the surface of a controlled fragment of the spacer array, and an alignment field that forms two light rings of the same diameter as the working field for aligning the photodetector module.
RU2006125715/28A 2006-07-17 2006-07-17 Device for monitoring of spacer grids RU2334944C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006125715/28A RU2334944C2 (en) 2006-07-17 2006-07-17 Device for monitoring of spacer grids

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006125715/28A RU2334944C2 (en) 2006-07-17 2006-07-17 Device for monitoring of spacer grids

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006125715A RU2006125715A (en) 2008-01-27
RU2334944C2 true RU2334944C2 (en) 2008-09-27

Family

ID=39109434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006125715/28A RU2334944C2 (en) 2006-07-17 2006-07-17 Device for monitoring of spacer grids

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2334944C2 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БИТЮЦКИЙ О.И., ВЕРТОПРАХОВ В.В., ГУЩИНА А.А. и др. Трехмерный бесконтактный контроль геометрических параметров дистанционирующих решеток ядерных реакторов. - Автометрия, 2003, т. 39, №5. *
Финогенов Л.В. Контроль геометрических параметров отверстий с использованием дифракционного кольцевого фокусатора. - Автометрия, т. 41, №6, 2005, с.23. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006125715A (en) 2008-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2704001B2 (en) Position detection device
TWI435181B (en) A projection exposure tool for microlithography with a measuring apparatus and a method for measuring and irradiation strength distribution
US6838650B1 (en) Confocal imaging
CN103688198A (en) Diffraction grating manufacturing method, spectrophotometer, and semiconductor device manufacturing method
JP6704462B2 (en) Exposure system, exposure apparatus, and exposure method
TWI548949B (en) Lithography method and apparatus
CN102540778B (en) Measuring system and photoetching device using same
US10634523B2 (en) Optical rotation angle measuring system
JP2008275612A (en) Device equipped with high resolution measurement structure on substrate for manufacturing semiconductor, and use of aperture in measuring device
CN111045302B (en) Measuring apparatus and method, exposure apparatus and method, and device manufacturing method
KR20050056924A (en) Spot grid array imaging system
KR101823616B1 (en) Focusing leveling device
JPH0348706A (en) Position detecting method
KR102294481B1 (en) Method for controlling moving body, exposure method, method for manufacturing device, moving body apparatus, and exposure apparatus
TWI486555B (en) Focus position changing apparatus and confocal optical apparatus using the same
JP4509615B2 (en) Encoder
RU2334944C2 (en) Device for monitoring of spacer grids
CN107036791B (en) Device and method for measuring focal length, back intercept and discrimination of different coaxial optical system
CN215984415U (en) Linear scanning spectrum copolymerization measurement system
Antonov et al. Photodetector module of optoelectronic control systems for tracking the moving objects
Finogenov et al. Using the diffractive optics for 3D inspection of nuclear reactor fuel assembly grid spacers
CN108760057B (en) Laser wavelength precision measurement method
JP2008046022A (en) Optical measurement method and optical measuring instrument
RU2574863C1 (en) Multichannel confocal microscope (versions)
JPH095045A (en) Photo/detector