23.16.
a metrológiai lézerek kis teljesítményű eszközök. A legtöbb hélium-neon folyamatos hullámú kimeneti lézer, amely látható vagy infravörös fényt bocsát ki. A He-Ne lézerek 6328 a (0,6 pi) hullámhosszon termelnek fényt, amely fázisban van, koherens és ezerszer intenzívebb, mint bármely más monokromatikus forrás.
a lézeres ellenőrző rendszerek lehetővé teszik egy alkatrész mérését a gyártás során, ezáltal lehetővé téve a 100% – os minőséget. A lézerrendszerek széles dinamikatartománnyal, alacsony optikai keresztbeszéléssel és nagy kontraszttal rendelkeznek.
A lézerek a lézerfény tulajdonságai miatt (fényes, egyirányú, kollimált sugár, nagyfokú időbeli és térbeli koherenciával) alkalmazzák a dimenziós méréseket és a felületi ellenőrzést. Ezek akkor hasznosak, ha a puha, finom, forró vagy mozgó alkatrészek pontossága, pontossága, gyors érintésmentes mérése szükséges.
a dimenziós mérések különböző technikái:
(i) pásztázó Lézermérő. Fig. A 23.13. ábra egy pásztázó lézermérő sematikus ábráját mutatja. Alapvetően egy adó, vevő és processzor elektronikát használ. A szkennelő lézerfény vékony sávja áthalad egy lineáris szkenner lencsén, hogy párhuzamos sugárzást nyújtson. A párhuzamos sugárba helyezett objektum időfüggő árnyékot vet. A fotocellába (vevőbe) belépő fényből származó jeleket egy mikroprocesszor dolgozza fel, hogy megjelenítse az árnyék szélei közötti időeltolódás által képviselt dimenziót. + 0,25 um pontossággal képes eredményt adni 10-50 mm átmérőjű tárgyaknál. 0,05 mm-450 mm átmérőjű tárgyakhoz használható, és 0,1 um ismételhetőséget kínál.
ábra. 23.13. A szkennelési lézermérő vázlata.
(ii) fotó dióda tömb képalkotás.
ebben a módszerben az álló rész árnyékát egy szilárdtest dióda tömb képérzékelőre vetítik. A rendszer lézerforrásból, képalkotó optikából, fotodióda tömbből, valamint jelfeldolgozóból és kijelző egységből áll. Nagy részeknél két tömböt használnak, mindegyik élhez egyet. A pontosság olyan magas, mint + 0.05 um sikerült elérni.
(iii) diffrakciós minta technika.
ezeket kis rések és kis átmérőjű alkatrészek mérésére használják. Ebben a módszerben egy párhuzamos koherens lézersugarat egy kis rész diffraktál, és a kapott mintát egy lencse fókuszálja egy lineáris dióda tömbre. Mivel a diffrakció nem alkalmas néhány milliméternél nagyobb átmérőkre, használata kis vezetékekre korlátozódik stb. A mérési pontosság nagyobb a kisebb alkatrészeknél. A diffrakciós mintában a váltakozó fény és sötét sávok közötti távolság a huzal átmérőjének, a lézersugár hullámhosszának és a lencse fókusztávolságának közvetlen függvénye.
(iv) lézeres háromszögelési érzékelők.
ábra. 23.A 14. ábra a lézer háromszög érzékelő elvét mutatja. Finoman fókuszált lézeres fényfolt irányul az alkatrész felületére. Az érzékelő lencséje ezt a fényes foltot egy digitális szilárdtestre ábrázolja, helyzetérzékeny fotódetektor. A mérési tartomány nagyon kicsi. A stand off távolságot gondosan kiszámítják és rögzítik. A képfolt helye közvetlenül kapcsolódik az érzékelőtől az objektum felületéig tartó távolsághoz. A kilépési távolság változása a folt oldalirányú eltolódását eredményezi az érzékelő tömb mentén. Ez a technika lehetővé teszi a felületváltozások miatti eltérések gyors mérését, így automatikus
ábra. 23.14
számítások a héj fém stampings a rés és flushness, furatátmérő, és él helyek nagyon gyorsan. Két érzékelő segítségével meg lehet mérni az alkatrészek vastagságát vagy a furatok belső átmérőjét. A mérési pontosság és a mérési tartomány közvetlenül összefügg.
(y) kétfrekvenciás lézeres interferométer.
ábra. 23.A 15.ábra a kétfrekvenciás lézerfejből, a sugárirányító és hasító optikából, a mérési optikából, a vevőkből, a hullámhossz-kompenzátorokból és az elektronikából álló vázlatos elrendezést mutatja. Ideális a lineáris pozícionálás, az egyenesség mérésére két síkban, a dőlésszögben és az elfordulásban. A kétfrekvenciás lézerfej biztosítja az egyik frekvenciát P polarizációval (mérősugárral), a másik frekvenciát S polarizációval (referenciasugárral). A lézersugarat egy távoli interferométerre vetítik, és a polarizáló sugárelosztónál két különböző frekvenciára osztják. A measuringjieam-et az interferométeren keresztül irányítják, hogy visszaverődjön a mérendő tárgyhoz rögzített céltükör vagy retroreflektor.
ábra. 23.15
a referenciasugár visszaverődik a rögzített retroreflektorból. A mérőnyaláb a visszatérési útján rekombinálódik a referencianyalábbal, és az elektronikus vevőhöz irányul. Frekvenciaeltolódást indukál a visszatérő mérési sugárba Doppler-effektus a céltükör mozgása miatt. Ortogonális polarizációjuk miatt a frekvenciák nem zavarják a rojtok kialakulását, amíg a sugár el nem éri a vevőt, amely figyeli a frekvenciaeltolódást és biztosítja az elmozdulás kimenetét.
ennek a technikának az előnye abban rejlik, hogy a rendszer független a sugár intenzitásától, így nagy érzékenységet biztosít, függetlenül a levegő turbulenciájából, az elektromos zajból és a könnyű zajból eredő zajtól. Lézer fej lehet szerelni, ahol. Továbbá a mérési tengelyenként egyetlen fotodetektor használata miatt az optikai igazítás érzékenysége kisebb. Ennek a módszernek a lineáris felbontása 1 nm, az egyenességi felbontás 40 nm, a szögfelbontás pedig 0,03 ív másodperc.
(vi) Lézerszkennelő szelvény.
ábra. A 23.16. ábra nagy tárgyak érintésmentes mérésére használt lézeres pásztázó mérőeszközt mutat körülbelül 0,01 mm pontossággal, a lézersugár
alacsony divergenciájával. Az első lencse fókuszában lévő forgó tükör az optikai tengellyel párhuzamos sugarat hoz létre. A fénysugár elülső élének a tárgy által kialudt és a másik oldalról való kilépése közötti idő a keresztmetszet mértéke, amely az objektum által az első lencse fókuszában levő szög érintőjének függvénye. Ez a technika hasznos a forró acélrudak kerekségének és átmérőjének mérésére rezgési körülmények között 0,025 mm pontossággal 5-25 mm átmérőn.
ábra. 23.16
(vii) széles átmérő mérése a lézersugárban kialakított diffrakciós mintából. Fig. 23.A 17. ábra egy vékony huzal átmérőjének mérésére szolgáló módszert mutat be a
ábra. 23.17
a lézersugárban lévő huzal által a fény diffrakciójából eredő rojtok. A dectector nyílásának kitöltéséhez nagyított null észlelése azt jelzi, hogy a huzal kívül esik a mérettűrésén. A rendszer a huzalátmérővel történő diffrakció során keletkező rojtok változásait használja, amelyek a fotodetektor kimenetének változását okozzák, és vezérlőrendszer vagy figyelmeztető jelző részeként használhatók.
az átmérő mértéke a fotodetektor mozgatásával érhető el, amíg a kimenet vissza nem áll az eredeti értékére. A huzal átmérőjének 0,2% – os változása a huzalátmérőknél 0,005-0,2 mm között mérhető. Fig. A 23.18. ábra a hosszmérés
módszerét mutatja perem számlálással. A lézer kimenet, amely inkoherens lehet, egyszerre három rést világít meg az első síkban, amelyek interferencia rojtokat képeznek. Az interferencia rojtok mozgását egy detektor határozza meg a hagyományos Moire rács rövid hosszának másik oldalán. Az első síkban lévő rések teljes számát A méréshez szükséges hossz határozza meg. A rések közötti távolság és a rés távolsága a rács síkjától a
ábra. 23,18
a használt fény hullámhossza. He-Ne lézer használata 0,63 um-nél 1 um peremtávolságot kapunk 1,4 um-nél a résekből, ha 1 um réseltávolítást alkalmazunk.
Ez a módszer a törésmutató változásától és a légút turbulenciájától függetlenül, viszonylag rövid, 100 mm nagyságrendű távolságokon képes pontos méréseket végezni.