CS273925B1

CS273925B1 - Device for object's cross dimension contactless continuous measuring by means of laser beam wobbulation

Info

Publication number: CS273925B1
Application number: CS252389A
Authority: CS
Inventors: Ivo Gregora; Miroslav Ing Jezek; Miroslav Rndr Csc Miler; Rudolf Sailer
Original assignee: Ivo Gregora; Miroslav Ing Jezek; Miler Miroslav; Rudolf Sailer
Priority date: 1989-04-24
Filing date: 1989-04-24
Publication date: 1991-04-11
Also published as: CS252389A1

Abstract

The design handles the problem of monitoring of the laser source with devices for measurement of the cross dimension by sweeping the laser beam by means of the flat holographic diffraction sweeper. The principle of the design lies in the fact that a mirror (11) is arranged in the place of passage of the beam (14) of the zero diffraction order when monitoring operation of the laser source (1). The mirror (11) can be arranged as a cover glass plate of the detecting element, possibly the semi-permeable detection element (13) for reception of the signal about operation of the laser source (1) can be inserted behind or in front of the mirror (11) for passage of the beam (14) of the zero diffraction order.<IMAGE>

Description

Vynález řeší problém zařízení k bezdotykovému průběžnému měření příčného rozměru předmětu rozmítáním laserového paprsku, složeného ze zdroje laserového paprsku, nasměrovaného na plochý holografický difrakční rozmítač, za níž ve směru paprsku prvního difrakčního řádu jsou upraveny dvě soustavy čoček a světelný detektor napojený na elektronickou vyhodnocovací jednotku.The invention solves the problem of a device for contactless continuous measurement of the transverse dimension of an object by sweeping a laser beam composed of a laser beam source directed to a flat holographic diffractive sweeper, in which two lens arrangements and a light detector connected to an electronic evaluation unit are provided.

Dosud se v zařízení k bezdotykovému průběžnému měření příčného rozměru rozmítáním laserového paprsku, které využívá k tomuto rozmítání plochý holografický difrakční rozmítač (viz autorské osvědčení č. 255 153 z r. 1987), provádí monitorování chodu laserového zdroje tak, že se zařadí do cesty laserového paprsku mezi laserovým zdrojem a rozmítací jednotkou polopropustné zrcátko, které odráží část svazku paprsku na difúzní okénko umístěné na vnějším plášti zařízení, kde přítomnost světelné stopy indikuje chod laseru, nebo na fotodetektor k elektronickému monitorování.So far, a laser beam sweep measuring device that uses a flat holographic diffraction sweeper for this sweep (see Author's Certificate No. 255,153 of 1987) has been monitoring the laser source's operation by placing it in the laser path. A semi-transparent mirror reflecting a portion of the beam onto a diffusion window located on the outer housing of the device where the presence of a light spot indicates the operation of the laser, or a photodetector for electronic monitoring.

Zařízení, ve kterém k monitorování funkce laseru slouží odraz na polopropustném zrcátku vloženém do cesty paprsku laseru před jeho rozmítáním, má řadu nevýhod. Vznikl tedy požadavek, aby zrcátko nedegenerovalo vlstnosti paprsku, protože v opačném případě by to mohlo silně ovlivňovat přesnost měření. Zařazení zrcátka také přispívá k dalšímu zkomplikováni celého zařízení.A device in which a reflection on a semipermeable mirror inserted into the path of the laser beam prior to sweeping serves to monitor the laser function has a number of disadvantages. Thus, there is a requirement that the mirror does not degenerate the beam properties, otherwise it could strongly affect the accuracy of the measurement. The inclusion of a mirror also contributes to further complicating the device.

Nevýhody odstraňuje zařízení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že monitorovací část tvořená zrcátkem a difúzním okénkem je upravena v místě pro průchod paprsku nultého difrakčního řádu. Zrcátko může být upraveno jako krycí skleněná destička detekčního prvku pro příjem signálu o chodu laserového zdroje. Doplňujícím znakem vynálezu je to, že za nebo před zrcátkem v místě pro průchod difrakčního paprsku nultého řádu může být vložen polopropustný detekční prvek pro příjem signálu o chodu laserového zdroje.Disadvantages of the device according to the invention are the fact that the monitoring part formed by the mirror and the diffusion window is arranged at the point where the beam passes through the zero diffraction order. The mirror may be provided as a cover glass plate of the detecting element for receiving a laser source run signal. An additional feature of the invention is that a semipermeable detection element for receiving a laser source run signal can be inserted downstream or in front of the mirror at the zero-order diffraction path.

Výhody zařízení podle vynálezu spočívají ve zjednodušeni optické sestavy měřicí hlavice, přičemž zjednodušení nemá za následek zhoršení funkce zařízení k měření příčného rozměru rozmítáním laserového paprsku, ale naopak absence polopropustného zrcátka v hlavni cestě paprsku od laseru k rozmítací vede ke zvýšené' přesnosti měření odstraněním možných deformací struktury paprsku vlivem nedokonalostí zrcátka a jeho justáže.The advantages of the device according to the invention consist in simplifying the optical assembly of the measuring head, the simplification does not impair the function of the transverse dimension measuring device by sweeping the laser beam, but conversely the absence of a semipermeable mirror in the main beam path from laser to sweep leads to increased measurement accuracy by eliminating possible distortions beam structure due to imperfections of the mirror and its adjustment.

Příklad provedení podle vynálezu je schematicky znázorněn na výkresu.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing.

Za zdrojem 1, laserového paprsku 2 je upraveno alespoň jedno zrcátko 3. a plochý holografický difrakční rozmítač £ upravený na hřídeli 2 spojeném s motorkem 6.· V měřicí větvi je upravena kolimační čočka 2 ^a fokusující čočka .8, mezi nimiž je umístěn měřený předmět 9. Za fokusující čočkou 2 je upraven detektor světla ID napojený na elektronickou vyhodnocovací jednotku. V monitorovací větvi ve dráze paprsku 14 nultého difrakčního řádu je upraveno zrcátko 11 a za ním polopropustný detekční prvek 13 a difúzní okénko 12.Downstream of the laser beam source 2 is at least one mirror 3 and a flat holographic diffraction sweeper 6 provided on a shaft 2 connected to the motor 6. A collimating lens 2 ^{and a} focusing lens 8 are arranged in the measuring branch, between which the measured object is placed 9. Behind the focusing lens 2 is a light detector ID connected to the electronic evaluation unit. In the monitoring branch in the beam path 14 of the zero diffraction order a mirror 11 is provided, followed by a semipermeable detection element 13 and a diffusion window 12.

Funkce zařízení probíhá tak, že laserový paprsek 2 dopadá pod vhodným úhlem na rotující plochý holografický difrakční rozmítač 4.· Paprsek prvního difrakčního řádu je rozmítán pres aperturu kolimační čočky 2> která z úhlového rozmítání vytvoří rozmítání rovnoběžné, do něhož je vložen měřený předmět 9.. Fokusující čočka 2 opět soustředí rozmítané paprsky na detektor světla 10, kterým se měří doba zastínění paprsku měřeným předmětem 9. a odtud ze znalosti rychlosti rozmítání se určuje rozměr jeho příčného řezu. Paprsek 14 nultého difrakčního řádu se od plochy rozmítače 2 šíří pod úhlem odrazu, protože se v podCS 273 925 Bl statě jedná o prostý odraz, i když intenzita v tomto paprsku 14 je zeslabena odvětvením výkonu do využívaného prvního řádu. Na rozdíl od rozmítaného prvního řádu zůstává při rotaci rozmítače £ odražený paprsek 14 nultého difrakčního řádu stacionární, tj. zaměřený stále do jednoho a téhož bodu. Zrcátko 11 je natočeno tak, aby paprsek 14 dále směřoval na difúzní okénko 12. kde vytváří světelnou stopu. Jestliže zdroj £ laserového paprsku 2 není v činnosti, difúzní okénko 12 není osvětleno. K elektronickému monitorování se odebírá signál buď z detektoru, jehož krycí destička slouží jako zrcátko 11, nebo z polopropustného detekčního prvku £3, který může být umístěn kdekoliv mezi plochým holografickým difrakčním rozmítačem £ a difúzním okénkem 12 na paprsku 14 nultého difrakčního řádu.The operation of the device is such that the laser beam 2 impinges at a suitable angle on a rotating flat holographic diffraction sweeper 4. The first diffraction order beam is swept through the collimating lens aperture 2, which makes angular sweeping parallel to the object to be measured. The focusing lens 2 again focuses the swept beams on the light detector 10, which measures the time of shading of the beam by the measured object 9, and from this knowledge of the sweep rate determines the dimension of its cross-section. The zero-order diffraction beam 14 propagates from the surface of the spreader 2 at an angle of reflection, since the reflection in CSCS 273 925 B1 is a simple reflection, although the intensity in this beam 14 is attenuated by the power branching into the first order utilized. In contrast to the swept first order, the reflected beam 14 of the zero diffraction order remains stationary, i.e. directed at one and the same point, as the spreader rotates. The mirror 11 is rotated so that the beam 14 further points towards the diffusion window 12 where it creates a light spot. If the laser beam source 6 is not in operation, the diffusion window 12 is not illuminated. For electronic monitoring, a signal is taken either from a detector whose cover plate serves as a mirror 11, or from a semipermeable detection element 63, which can be located anywhere between the flat holographic diffraction sweeper 6 and the diffusion window 12 on the zero diffraction order beam 14.

Zařízení podle vynálezu je možno s výhodou využit k monitorování funkce zdroje laserového paprsku při bezdotykovém průběžném měření příčného rozměru rozmítáním laserového paprsku holografickým difrakčním rozmítačem.The device according to the invention can advantageously be used to monitor the function of the laser beam source in the non-contact continuous measurement of the transverse dimension by sweeping the laser beam with a holographic diffractive sweeper.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

An apparatus for contactless continuous measurement of a transverse dimension of an object by laser beam sweeping, comprising a laser beam source directed at a flat holographic diffraction sweeper, downstream of which two sets of coils and a light detector connected to an electronic evaluation unit are provided. in that the monitoring portion formed by the mirror (11) and the diffusion window (12) is provided at the point of passage of the zero diffraction order beam (14).

Device according to claim 1, characterized in that the mirror (11) is designed as a cover glass plate of a detection element for receiving a signal of the operation of the laser source.

Device according to claim 1, characterized in that a semipermeable detection element (13) for receiving a signal of the operation of the laser source is inserted behind or in front of the mirror (11) at the point where the zero diffraction order beam (14) passes.