[go: up one dir, main page]

RU1711554C - Device for measuring the surface relief - Google Patents

Device for measuring the surface relief Download PDF

Info

Publication number
RU1711554C
RU1711554C SU4612677A RU1711554C RU 1711554 C RU1711554 C RU 1711554C SU 4612677 A SU4612677 A SU 4612677A RU 1711554 C RU1711554 C RU 1711554C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
photodetector
output
block
signal processing
control
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.П. Тычинский
И.Н. Мазалов
Original Assignee
Мазалов Игорь Николаевич
Тычинский Владимир Павлович
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 Мазалов Игорь Николаевич, Тычинский Владимир Павлович filed Critical Мазалов Игорь Николаевич
Priority to SU4612677 priority Critical patent/RU1711554C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1711554C publication Critical patent/RU1711554C/en

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: instrumentation engineering. SUBSTANCE: device has an interferometer with internal phase modulation formed by laser 1, beam splitter 3 and supporting mirror 5, dissector 7 located in the output plane of the interferometer, shaper 9 of time intervals, logical block 10 and counters 11 and 13. In shaper 10 a pulse is formed whose duration is determined by the height of the controlled surface. The counting of the whole bands is exercised by analyzing the pulse duration. The decision about the passing into the whole band is made when the pulse duration is changed jumpwise. EFFECT: enhanced accuracy and high-speed response at the expense of element-by-element processing of the formed interference pattern. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля параметров микрогеометрии поверхностей. The invention relates to a measurement technique and can be used to control the parameters of surface microgeometry.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия за счет поэлементной обработки формируемой интерференционной картины. The purpose of the invention is to increase the accuracy and speed due to elementwise processing of the generated interference pattern.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы напряжений на выходах блоков устройства; на фиг.3 - блок-схема логического блока. Figure 1 presents a block diagram of a device; figure 2 is a timing diagram of the voltages at the outputs of the blocks of the device; figure 3 is a block diagram of a logical block.

Устройство состоит из оптически связанных лазера 1, телескопической системы 2, светоделителя 3, микрообъектива 4,опорного зеркала 5,телескопической системы 6 и диссектора 7,микрообъектива 8, оптически связанного с лазером 1через светоделитель 3 (светоделитель 3, микрообъективы 4 и 9 и зеркало 5 расположены по схеме интерферометра Линника, плоскостью анализа которого является фокусная плоскость микрообъектива 8, а выходная плоскость перенесена системой 6 во входную плоскость диссектора 7), последовательно соединенных формирователя 9 временных интервалов, вход которого подключен к выходу диссектора логического блока 10, счетчика 11 целых чисел полос и блока 12 буферной памяти, счетчика 13 дробной доли полосы, включенного между вторым выходом формирователя 9 и вторым входом блока 12, блока 14 управления разверткой, включенного между выходом координаты блока 12 и управляющим входом диссектора 7, последовательно соединенных драйвера 15 и пьезокерамического преобразователя 16, механически связанного с зеркалом 5, таймера 17, выходы которого подключены к управляющим входам драйвера 15, блока 10, счетчика 13, блока 12 и опорному входу формирователя 9 соответственно. The device consists of an optically coupled laser 1, a telescopic system 2, a beam splitter 3, a micro lens 4, a reference mirror 5, a telescopic system 6 and a dissector 7, a micro lens 8 optically connected to a laser 1 through a beam splitter 3 (beam splitter 3, micro lens 4 and 9, and mirror 5 are arranged according to the Linnik interferometer scheme, the analysis plane of which is the focal plane of the micro-lens 8, and the output plane is transferred by the system 6 to the input plane of the dissector 7), serially connected by the former 9 and intervals, the input of which is connected to the output of the dissector of the logical block 10, the counter 11 integer numbers of strips and block 12 of the buffer memory, the counter 13 fractional fraction of the strip included between the second output of the shaper 9 and the second input of the block 12, block 14 scan control connected between the coordinate output block 12 and the control input of the dissector 7, serially connected to the driver 15 and the piezoceramic transducer 16, mechanically connected to the mirror 5, a timer 17, the outputs of which are connected to the control inputs of the driver 15, block 10, Meters withstand 13, block 12 and reference input generator 9, respectively.

Логический блок 10 состоит из последовательно соединенных генератора 18 импульсов, вход которого является входом блока 10, счетчика 19, регистра 20 оперативной памяти и логического анализатора 21, выход которого является выходом блока 10. Управляющие входы счетчика 19, регистра 20 и сигнализатора 21 объединены и являются управляющим входом блока 10. The logical block 10 consists of series-connected pulse generator 18, the input of which is the input of block 10, counter 19, RAM register 20 and logic analyzer 21, the output of which is the output of block 10. The control inputs of the counter 19, register 20, and signaling device 21 are combined and are control input of block 10.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В интерферометре с лазером 1 при линейно-периодической модуляции фазы (см. фиг.2а) опорной волны с помощью пьезоэлектрического преобразователя с опорным зеркалом 5 образуется динамическое интерференционное изображение объекта. Это изображение проецируется на фотокатод диссектора 7. Координата рабочего элемента поверхности ri, где i - номер координаты, определяется сигналом, вырабатываемым блоком 14 управления разверткой. Сигнал с диссектора 7 (см. фиг.2,б) подается на формирователь 9 временных интервалов, где формируется импульс, передний фронт которого определяется задним фронтом импульса на опорном входе формирователя 9 (см.фиг.2,в) задний фронт определяется моментом прохождения через постоянный уровень возрастающего напряжения с диссектора 7, а длительность пропорциональна разности фаз (в диапазоне 0-2π ) опорной и измерительной волн в точке интерференционного поля с координатой ri. Длительность этого импульса τi (см.фиг.2,г) измеряется путем заполнения его счетными импульсами с таймера 17 и последующего их сложения счетчиком 13. Логический блок 10 определяет необходимость изменения текущего значения счетчика 11 целого числа полос на величину ±1 при изменении фазы на угол ±2π относительно фазы сигнала в первой точке измерения. Счетчики 11 и 13 обеспечивают единство измерения целого числа полос и дробных долей полосы в точке ri и образуют действительное число Ni, которое записывается в устройство 12 буферной памяти. Таймер обеспечивает синхронную работу отдельных блоков и измерение длительности τi.In an interferometer with a laser 1, during a linearly periodic phase modulation (see Fig. 2a) of the reference wave, a dynamic interference image of the object is formed using a piezoelectric transducer with a reference mirror 5. This image is projected onto the photocathode of the dissector 7. The coordinate of the surface working element r i , where i is the coordinate number, is determined by the signal generated by the scan control unit 14. The signal from the dissector 7 (see Fig. 2, b) is fed to the shaper 9 time intervals, where a pulse is generated, the leading edge of which is determined by the trailing edge of the pulse at the reference input of the shaper 9 (see Fig. 2, c), the trailing edge is determined by the moment of passage through a constant level of increasing voltage from the dissector 7, and the duration is proportional to the phase difference (in the range 0-2π) of the reference and measuring waves at the point of the interference field with coordinate r i . The duration of this pulse τ i (see FIG. 2, d) is measured by filling it with counting pulses from timer 17 and then adding them by counter 13. Logic block 10 determines the need to change the current value of counter 11 of an integer number of bands by ± 1 when changing the phase angle ± 2π relative to the phase of the signal at the first measurement point. The counters 11 and 13 ensure the uniformity of the measurement of the integer number of bands and fractional parts of the strip at the point r i and form a real number N i , which is recorded in the device 12 of the buffer memory. The timer provides synchronous operation of individual blocks and a measurement of the duration τ i .

Регистрация момента изменения фазы на величину ±2π основана на анализе длительности τi. В каждом цикле измерения сравниваются текущее и предыдущее значения τi (предыдущее хранится в регистре 20 оперативной памяти). При изменении фазы на величину ±2π длительность τiизменяется скачкообразно, что позволяет зарегистрировать изменение фазы на величину 2 π. В логическом блоке 10 реализуется следующий алгоритм принятия решения о выработке счетных импульсов на счетчик 11. Если

Figure 00000002
-
Figure 00000003
>
Figure 00000004
(1), где τмакс - наибольшее значение временного интервала;
τi+1 - следующее за τi значение интервала, принимается решение о наличии скачкообразного перехода τi→ τi+1 и об изменении текущего значения счетчика целого числа полос (значение изменяется на +1 при выполнении неравенства (1) и условия τi+1 < τi и на -1, если при выполнении неравенства (1) выполняется условие τi+1 > τi).Registration of the moment of phase change by ± 2π is based on an analysis of the duration τ i . In each measurement cycle, the current and previous values of τ i are compared (the previous one is stored in the RAM register 20). When the phase changes by ± 2π, the duration τ i changes stepwise, which allows you to register a phase change by 2 π. In logic block 10, the following decision-making algorithm for generating counting pulses to counter 11 is implemented. If
Figure 00000002
-
Figure 00000003
>
Figure 00000004
(1) where τ max is the largest value of the time interval;
τ i + 1 is the interval value following τ i , a decision is made on the presence of a jump transition τ i → τ i + 1 and on a change in the current value of the counter of an integer number of bands (the value changes to +1 when inequality (1) and the condition τ i +1i and by -1 if, when inequality (1) is fulfilled, the condition τ i + 1 > τ i ) is fulfilled.

В логическом блоке 10 генератор 18 формирует пачки импульсов, количество которых определяется длительностью τi. Импульсы подсчитываются счетчиком 19, количество импульсов запоминается в регистре 20. По сигналам от таймера 17 анализатор 21 сравнивает текущее значение импульсов и в зависимости от результатов сравнения выдает сигнал на прибавление или вычитание единицы на счетчик 11. (56) Wyant J.C., Koliopoulos C.L. An optical profilometer for sutface characterisation of magnetic media, ASLE Transaction, v. 27, N 2, 1983, р.101.In the logical block 10, the generator 18 generates bursts of pulses, the number of which is determined by the duration τ i . The pulses are counted by the counter 19, the number of pulses is stored in the register 20. According to the signals from the timer 17, the analyzer 21 compares the current value of the pulses and, depending on the comparison results, gives a signal to add or subtract one to the counter 11. (56) Wyant JC, Koliopoulos CL An optical profilometer for sutface characterization of magnetic media, ASLE Transaction, v. 27, No. 2, 1983, p. 101.

Claims (3)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЕЛЬЕФА ПОВЕРХНОСТИ, содержащее оптически связанные интерферометр с внутренней фазовой модуляцией и координатно-чувствительный фотоприемник, блок управления разверткой фотоприемника, драйвер фазовой модуляции интерферометра и блок обработки сигналов фотоприемника, первый и второй управляющие выходы блока обработки сигналов подключены к входу блока управления разверткой фотоприемника и входу драйвера соответственно, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, блок обработки сигналов фотоприемника выполнен в виде последовательно соединенных формирователя временных интервалов, логического блока, счетчика целого числа полос и блока буферной памяти, счетчика дробной доли полосы, включенного между вторым выходом формирователя временных интервалов и вторым входом блока буферной памяти, управляющий выход блока буферной памяти является первым управляющим выходом блока обработки сигналов фотоприемника, и таймера, первые четыре выхода которого подключены к управляющим входам счетчика дробной доли полосы, блока буферной памяти и логического блока соответственно, пятый выход таймера является вторым управляющим выходом блока обработки сигналов фотоприемника, а драйвер выполнен с непрерывным периодическим законом изменения выходного напряжения. 1. A SURFACE RELIEF MEASUREMENT DEVICE comprising optically coupled interferometers with internal phase modulation and a coordinate-sensitive photodetector, a photodetector scan control unit, an interferometer phase modulation driver and a photodetector signal processing unit, the first and second control outputs of the signal processing unit are connected to the input of the control unit by scanning the photodetector and the driver input, respectively, characterized in that, in order to increase accuracy and speed, the signal processing unit The photodetector is made in the form of series-connected time interval shaper, a logical block, an integer counter of strips and a buffer memory block, a fractional fraction of the strip band connected between the second output of the time interval shaper and the second input of the buffer memory block, the control output of the buffer memory block is the first control the output of the signal processing block of the photodetector, and a timer, the first four outputs of which are connected to the control inputs of the counter of the fractional fraction of the strip, the buffer block memory and logical unit, respectively, the fifth timer output is the second control output of the photodetector signal processing unit, and the driver is made with a continuous periodic law of change in the output voltage. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что интерферометр с внутренней фазовой модуляцией выполнен по схеме интерферометра Линника с пьезоэлектрическим приводом, механически связанным с опорным зеркалом. 2. The device according to claim 1, characterized in that the interferometer with internal phase modulation is made according to the Linnik interferometer with a piezoelectric drive mechanically coupled to a reference mirror. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что координатно-чувствительный фотоприемник выполнен в виде диссектора. 3. The device according to claim 1, characterized in that the coordinate-sensitive photodetector is made in the form of a dissector.
SU4612677 1988-11-22 1988-11-22 Device for measuring the surface relief RU1711554C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4612677 RU1711554C (en) 1988-11-22 1988-11-22 Device for measuring the surface relief

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4612677 RU1711554C (en) 1988-11-22 1988-11-22 Device for measuring the surface relief

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1711554C true RU1711554C (en) 1994-06-15

Family

ID=30441159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4612677 RU1711554C (en) 1988-11-22 1988-11-22 Device for measuring the surface relief

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1711554C (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4813782A (en) Method and apparatus for measuring the floating amount of the magnetic head
RU1711554C (en) Device for measuring the surface relief
US3052843A (en) Frequency measuring and phase measuring systems
US4902135A (en) Object movement measuring apparatus
JPS5459166A (en) Visual sensibility measuring apparatus of interferometer
GB770017A (en) Improvements in or relating to computing apparatus
SU1165885A1 (en) Device for determining displacement of object surface points
RU2062445C1 (en) Process of measurement of structure and dynamics of microobjects and device for its implementation
SU1210098A1 (en) Arrangement for measuring object movement speed
SU1128118A1 (en) Device for measuring micro structure element dimensions
JPH06323810A (en) Multiprobe displacement measuring apparatus
SU1026538A1 (en) Method of measuring wavelength of monochromatic radiation and device for effecting same
SU399723A1 (en) PHOTOELECTRIC METHOD OF MEASURING THE THICKNESS OF PLATES FROM A TRANSPARENT L1ATERIAL
SU1392366A1 (en) Device for measuring linear dimensions of specimen
SU486216A1 (en) Displacement measurement method
SU1054680A1 (en) Method of gauging linear dimensions of opaque objects
SU968615A2 (en) Interference displacement measuring gauge
SU1095206A1 (en) Information readout device
SU388281A1 (en) ALL-UNION
JP3183477B2 (en) Two-dimensional phase information detection device
RU2065149C1 (en) Method of registration of changes of order of interference
SU1094009A1 (en) Device for measuring distances
SU1241060A1 (en) Device for measuring amplitude of path-length difference of beams in interferometers
JPH0414283B2 (en)
EP0521616A2 (en) Displacement sensor