[go: up one dir, main page]

RU2505783C2 - Method of measuring small dimensions objects with unequal ends and interferograms based on photoelectric receiver - Google Patents

Method of measuring small dimensions objects with unequal ends and interferograms based on photoelectric receiver Download PDF

Info

Publication number
RU2505783C2
RU2505783C2 RU2009136375/28A RU2009136375A RU2505783C2 RU 2505783 C2 RU2505783 C2 RU 2505783C2 RU 2009136375/28 A RU2009136375/28 A RU 2009136375/28A RU 2009136375 A RU2009136375 A RU 2009136375A RU 2505783 C2 RU2505783 C2 RU 2505783C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pulses
photodiode
slide
screen
measuring small
Prior art date
Application number
RU2009136375/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009136375A (en
Inventor
Борис Игоревич Юдин
Original Assignee
Борис Игоревич Юдин
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 Борис Игоревич Юдин filed Critical Борис Игоревич Юдин
Priority to RU2009136375/28A priority Critical patent/RU2505783C2/en
Publication of RU2009136375A publication Critical patent/RU2009136375A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2505783C2 publication Critical patent/RU2505783C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: instrumentation.
SUBSTANCE: object image is recorded on slide and magnified by projecting to screen by slide projector. Size of obtained image is defined in relative units, ie electric pulses with preliminary calibration and subsequent conversion of the pulse train into metric units of length. Train of pulses is generated by switching counters ON and OFF. Signal to actuate said counters is fed regularly by photodiode displacing over the screen depending upon crossing white and black shades thereat. Obtained info is transmitted to computer for processing.
EFFECT: higher precision.
2 dwg

Description

Изобретение относится к способам измерения объектов с малыми размерами, порядка десятков и сотен микрон, с неровными краями с последующей компьютерной обработкой результатов измерения. Цель изобретения - определение размеров объектов с неровными краями и ширины полос интерферограмм.The invention relates to methods for measuring objects with small sizes, of the order of tens and hundreds of microns, with uneven edges, followed by computer processing of the measurement results. The purpose of the invention is the determination of the size of objects with uneven edges and bandwidths of interferograms.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность измерения объекта и автоматически определить точку отсчета при размытом крае объекта измерения с последующей компьютерной обработкой результатов измерения. Принцип методики заключается в том, что измеряемый объект фотографируется с помощью микроскопа и изображение измеряемого объекта, отпечатанное на фото слайде, проектируется при помощи диапроектора на экран. При этом отношение истинного размера объекта к его изображению на слайде легко определяется по масштабу увеличения микроскопа. Для определения масштаба увеличения объекта при проекции его на экран, изображение калибруется с помощью слайда с изображением объекта с заранее известными размерами, например полоской с ровными краями шириной 1 мм.The proposed method allows to increase the accuracy of measurement of the object and automatically determine the reference point with a blurry edge of the measurement object with subsequent computer processing of the measurement results. The principle of the technique is that the measured object is photographed with a microscope and the image of the measured object printed on the photo slide is projected using a slide projector onto the screen. Moreover, the ratio of the true size of an object to its image on a slide is easily determined by the magnification scale of the microscope. To determine the magnification scale of an object when projecting it onto the screen, the image is calibrated using a slide with an image of an object with previously known dimensions, for example, a strip with even edges 1 mm wide.

Одним из частных решений этой задачи является измерение ширины интерференционных полос, полученных в результате проведения оптических экспериментов. В этом случае все интерференционные полосы, являющиеся объектом измерения, имеют размытые края. В состав установки входит:One of the particular solutions to this problem is to measure the width of the interference fringes obtained as a result of optical experiments. In this case, all interference fringes being the object of measurement have blurry edges. The installation includes:

1. Диапроектор, куда вставляется слайд с фотографическим кадром проявленного изображения.1. A slide projector where a slide with a photographic frame of the developed image is inserted.

2. Экран, куда проектируется данный кадр.2. The screen where this frame is projected.

3. Фотодиод, который равномерно перемещается по экрану, встречая на своем пути чередование светлых и темных тонов.3. A photodiode that moves uniformly across the screen, meeting on its way an alternation of light and dark tones.

4. Два счетчика электрических импульсов с цифропечатью, один из которых включается и считает электроимпульсы, когда светодиод движется, например, по светлому тону и выключается, когда фотодиод входит в область темного тона. Другой счетчик наоборот, включается и считает электроимпульсы, когда фотодиод входит в область темного тона и выключается, когда фотодиод переходит в область светлого тона, а также элементы, приведенные на рис.1.4. Two electric pulse counters with digital printing, one of which turns on and counts electric pulses when the LED moves, for example, in light tone and turns off when the photodiode enters the dark tone region. The other counter, on the contrary, turns on and counts electrical pulses when the photodiode enters the dark tone region and turns off when the photodiode enters the light tone region, as well as the elements shown in Fig. 1.

Предварительно установка калибруется, т.е. определенная единица длины на фотографическом слайде должна соответствовать определенному числу импульсов.The preset is calibrated, i.e. a certain unit of length on a photographic slide must correspond to a certain number of pulses.

Блок-схема установки приведена на рис.1.The block diagram of the installation is shown in Fig. 1.

Одной из особенностей данной методики является то, что ширина измеряемого объекта, в данном случае интерференционной полосы, измеряется в относительных единицах-импульсах, регистрируемых на экране пересчетного устройства, когда по сигналу с фотодиода устройство включается и начинает считать импульсы.One of the features of this technique is that the width of the measured object, in this case the interference band, is measured in relative units-pulses recorded on the screen of the recounting device when the device turns on and starts to read pulses by the signal from the photodiode.

Таким образом, точность измерения ширины полос значительно повышается благодаря тому, что частоту следования импульсов и время прохождения фотодиодом светлой и темной полосы можно варьировать в широких пределах.Thus, the accuracy of measuring the width of the bands is significantly increased due to the fact that the pulse repetition rate and the passage time of the light and dark bands by the photodiode can be varied over a wide range.

После этого результат измерения ширины полосы в количестве импульсов переводится, в соответствии с калибровкой, в единицы длины - мм или мкм.After that, the result of measuring the bandwidth in the number of pulses is converted, in accordance with the calibration, into length units - mm or μm.

Другой особенностью данной методики является то, что фотодиод автоматически реагирует на степень затемненности полосы, т.е. он сам выбирает точку отсчета ширины полосы, посылая сигнал на пересчетное устройство. Таким образом, решается задача размытости полосы при переходе темного тона в светлый и наоборот. После обработки результатов измерений при помощи компьютера на мониторе получается изображение интерференционной картины с резкими границами перехода светлого и темного тонов.Another feature of this technique is that the photodiode automatically responds to the degree of darkening of the strip, i.e. he himself selects the reference point of the bandwidth, sending a signal to the recounting device. Thus, the problem of blurring the strip when the transition of a dark tone to a light one and vice versa is solved. After processing the measurement results using a computer on the monitor, an image of the interference pattern with sharp boundaries of the transition of light and dark tones is obtained.

На рис.2 представлена электрическая принципиальная схема устройства запуска и остановки пересчетных устройств ПСО сигналами с фотодиода ФД-1 при прохождении им темных и светлых полос интерференционной картины, полученной на фото слайде.Figure 2 shows the electrical schematic diagram of the device for starting and stopping the recalculation devices with PSO signals from the PD-1 photodiode when it passes through the dark and light bands of the interference pattern obtained on the photo slide.

Способ иллюстрируется примером.The method is illustrated by an example.

Берут фото слайд с изображением интерференционных полос. Границы полос при переходе из светлого тона в темный имеют не четкую, размытую структуру. Слайд вставляют в диапроектор и проектируют на экран. Предварительно для калибровки в диапроектор вставляют слайд с изображением полосы шириной 1 мм с четким переходом светлого тона в темный. Фотодиод ФД-1 равномерно движется по экрану, попеременно пересекая границы темных и светлых тонов. При прохождении темной области сигнал с фотодиода отсутствует, при прохождении светлой области с фотодиода поступает электрический сигнал.Take a photo slide with the image of interference fringes. The borders of the bands when switching from light to dark have an unclear, blurry structure. The slide is inserted into the slide projector and projected onto the screen. For calibration, a slide with an image of a 1 mm wide strip with a clear transition from light to dark is inserted into the slide projector for calibration. Photodiode FD-1 moves uniformly on the screen, alternately crossing the boundaries of dark and light tones. When passing through the dark region, there is no signal from the photodiode; when passing through the bright region, an electrical signal is received from the photodiode.

Сигнал с фотодиода ФД-1 усиливается операционными усилителями 140 УД 6 и поступает на вход микросхемы 155 ТЛ 3, в состав которой входят два триггера Шмита с элементом на входе 4 И-НЕ. Сигналы с двух выходов МС поступает непосредственно на входы счетчиков импульсов ПСО, предварительно усиливаясь усилителями, собранными на транзисторах К 361. Сигналы с двух других выходов МС 155 ТЛ 3 поступают на входы МС 155 ЛА 3, в состав которой входят четыре элемента 2 И-НЕ и после этого поступают, предварительно усиливаясь, на входы счетчиков импульсов ПСО. Это сделано для того, чтобы при наличии сигнала с фотодиода первый ПСО включался и начинал считать импульсы, а второй выключался. И наоборот - при отсутствии сигнала с фотодиода первый ПСО выключался и заканчивал счет импульсов, а второй включался и начинал считать импульсы. При проекции на экран калибровочного слайда и включении счетчика импульсов при прохождении фотодиодом границы темного и светлого тонов, устанавливается количество импульсов, соответствующее ширине полосы в 1 мм на фотографическом слайде. Таким образом, определятся коэффициент для обратного пересчета - число импульсов в единицы длины. В соответствии с блок-схемой, приведенной на рис.1 информация с пересчетных устройств ПСО поступает в компьютер, где обрабатывается и, в соответствии с программой из компьютера поступает сигнал на обнуление дисплеев пересчетных устройств для нового счета импульсов при прохождении фотодиодом очередной границы темного и светлого тонов. Таким образом, по мере равномерного продвижения фотодиода по экрану, в компьютер поступает информация о ширине, проектируемых на экран интерференционных полос.The signal from the PD-1 photodiode is amplified by operational amplifiers 140 UD 6 and is fed to the input of the 155 TL 3 chip, which includes two Schmitt triggers with an element at input 4 AND-NOT. The signals from the two outputs of the MS goes directly to the inputs of the pulse counters of the PSO, previously amplified by amplifiers assembled on transistors K 361. The signals from the other two outputs of the MS 155 TL 3 are fed to the inputs of the MS 155 LA 3, which includes four AND 2 NOT elements and after that they arrive, preliminary amplifying, at the inputs of the pulse counter counters. This is done so that in the presence of a signal from the photodiode, the first PSO is turned on and starts to count pulses, and the second is turned off. And vice versa - in the absence of a signal from the photodiode, the first PSO turned off and finished counting pulses, and the second turned on and began to count pulses. When the calibration slide is projected onto the screen and the pulse counter is turned on when the photodiode passes the border of dark and light tones, the number of pulses corresponding to the bandwidth of 1 mm on the photographic slide is set. Thus, the coefficient for the recount is determined - the number of pulses per unit length. In accordance with the block diagram shown in Fig. 1, information from the PSO conversion devices enters the computer, where it is processed and, in accordance with the program, a signal is sent from the computer to reset the displays of the conversion devices for a new pulse count when the photodiode passes the next dark and light border tones. Thus, as the photodiode moves uniformly across the screen, the computer receives information about the width of the interference fringes projected onto the screen.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY

1. П. Хоровиц, У. Хилл. Искусство схемотехники // Москва, «Мир», 1986.1. P. Horowitz, W. Hill. The art of circuitry // Moscow, "Mir", 1986.

2. Б.И. Юдин. Расчет профиля градиента распределения показателя преломления заданной формы в оптических элементах из стекла для улучшения их оптических параметров. // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. В.2, 2008, С. 27-29.2. B.I. Yudin. Calculation of the gradient profile of the distribution of the refractive index of a given shape in optical elements made of glass to improve their optical parameters. // Devices and systems. Management, control, diagnostics. B.2, 2008, S. 27-29.

3. С.Ф. Грилихес, В.Г. Ильин, М.Н. Полянский. Интеференционное изменение параметров элементов градиентной оптики. // Сб. научн. тр. Тула: Тульский политехнический институт. 1980. С.3-6.3. S.F. Griliches, V.G. Ilyin, M.N. Polyansky. Interactive change of parameters of gradient optics elements. // Sat scientific tr Tula: Tula Polytechnic Institute. 1980. S. 3-6.

Claims (1)

Способ измерения объектов малых размеров с неровными краями и интерферограмм на базе фотоэлектрических приемников излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений этих объектов, их изображение, полученное на фотослайде и проектируемое на экран, измеряется в относительных единицах - электрических импульсах с предварительной калибровкой и последующим переводом количества импульсов в метрические единицы длины. A method of measuring small objects with uneven edges and interferograms based on photoelectric radiation detectors, characterized in that, in order to increase the accuracy of measurements of these objects, their image obtained on a photo slide and projected onto a screen is measured in relative units - electrical pulses with preliminary calibration and the subsequent conversion of the number of pulses into metric units of length.
RU2009136375/28A 2009-09-23 2009-09-23 Method of measuring small dimensions objects with unequal ends and interferograms based on photoelectric receiver RU2505783C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009136375/28A RU2505783C2 (en) 2009-09-23 2009-09-23 Method of measuring small dimensions objects with unequal ends and interferograms based on photoelectric receiver

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009136375/28A RU2505783C2 (en) 2009-09-23 2009-09-23 Method of measuring small dimensions objects with unequal ends and interferograms based on photoelectric receiver

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009136375A RU2009136375A (en) 2011-03-27
RU2505783C2 true RU2505783C2 (en) 2014-01-27

Family

ID=44052667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009136375/28A RU2505783C2 (en) 2009-09-23 2009-09-23 Method of measuring small dimensions objects with unequal ends and interferograms based on photoelectric receiver

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2505783C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU926531A1 (en) * 1979-05-31 1982-05-07 Институт электроники АН БССР Photoelectric method of measuring linear dimensions
SU1111025A1 (en) * 1983-04-15 1984-08-30 Институт электроники АН БССР Method of measuring linear dimensions of micro objects
SU1747876A1 (en) * 1990-07-10 1992-07-15 Научно-исследовательский институт прикладной математики и кибернетики при Нижегородском государственном университете им.Н.И.Лобачевского Optoelectronic product dimension gage
US6184993B1 (en) * 1999-02-09 2001-02-06 Phase Metrics, Inc. Apparatus for measuring a small gap using a Savart plate

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU926531A1 (en) * 1979-05-31 1982-05-07 Институт электроники АН БССР Photoelectric method of measuring linear dimensions
SU1111025A1 (en) * 1983-04-15 1984-08-30 Институт электроники АН БССР Method of measuring linear dimensions of micro objects
SU1747876A1 (en) * 1990-07-10 1992-07-15 Научно-исследовательский институт прикладной математики и кибернетики при Нижегородском государственном университете им.Н.И.Лобачевского Optoelectronic product dimension gage
US6184993B1 (en) * 1999-02-09 2001-02-06 Phase Metrics, Inc. Apparatus for measuring a small gap using a Savart plate

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009136375A (en) 2011-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9531963B2 (en) Image capturing device and image capturing system
CN109655233B (en) Optical detection system and detection method for multi-channel spectral imaging display screen
CN104296968B (en) The modulation transfer function test method of multichannel CCD
JP6232831B2 (en) Spectral characteristic acquisition device, image evaluation device, and image forming device
US9664559B2 (en) Image capture device and electronic apparatus
JP2013228692A (en) Image capturing device and camera system
CN101782457B (en) Device and method for measuring modulation transfer function
US20230288619A1 (en) Optical test apparatus and optical test method
US20160050376A1 (en) Image sensor with sub-wavelength resolution
CN211121618U (en) Spectrum measuring device
JP2011223382A (en) Imaging device
JP2014216970A (en) Distance measuring device
RU2505783C2 (en) Method of measuring small dimensions objects with unequal ends and interferograms based on photoelectric receiver
CN108200425B (en) A system and method for multi-directional letter detection based on TDI linear array detector
JPWO2009147908A1 (en) Light measurement apparatus, light measurement method, and program
CN102288385A (en) Calibration method for photoelectric response characteristic of two-dimensional imaging device
CN203101029U (en) Device for detecting relay lens
Dittrich et al. Measurement principle and arrangement for the determination of spectral channel-specific angle dependencies for multispectral resolving filter-on-chip CMOS cameras
JP2014089075A (en) Spectral reflectance measuring system
KR20140062356A (en) Auto focusing apparatus
TW201250370A (en) Image calculation and measurement apparatus and method
Carvalho et al. Yarn hairiness and diameter characterization using a CMOS line array
JP6430078B1 (en) MTF measuring apparatus and MTF measuring method
TWI857141B (en) Linear correction method for optical measuring device, optical measuring method and optical measuring device
CN102007389A (en) Photometer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140924