Оптические голографические приборы - Морозов А.М.
ISBN 5-217-00074-0
Скачать (прямая ссылка):
Последующие вычислительные операции, производимы в электронных блоках обработки, позволяют по текущи координатам точек поверхности объекта определить ег геометрические параметры, например для объекта в вид листа или полосы определить амплитуду поперечні деформации в виде волны и короба или удлинение полос в данной плоскости. Обработка по соответствующем алгоритму сигналов, получаемых от всех расположений 92 над объектом измерительных устройств, позволяет оценить форму обрабатываемого объекта и выработать команду либо для обрабатывающего инструмента, либо на разбраковку, или передать информацию в систему учета качества.
Точность измерения рассматриваемого датчика ограничивается в основном эффективным размером пятна светового сечения. Объясняется это тем, что при градуировке в качестве опорного источника используется точечный источник. Восстанавливающий же источник, каковым является пятно светового сечения на шероховатой поверхности объекта, представляет собой протяженный источник. Известно, что разрешающая способность по углу в восстановленном голограммой изображении ограничивается угловыми размерами восстанавливающего источника. Следовательно, для увеличения точности измерения необходимо прежде всего уменьшить размер пятна светового сечения. В определенных пределах этого можно достичь путем диафрагмирования освещающего лазерного луча, его фокусировки, а также использования оптимального угла падения на поверхность объекта. Однако создание малого пятна светового сечения в большом диапазоне перемещений объекта затруднено. Поэтому точность измерения датчиков положения в диапазоне перемещений от 0 до 100 мм не превышает, как правило, ±0,1 мм.
Значительно большую точность измерений обеспечивают голографические датчики с корреляционной обработкой измерительной информации.
Голографические датчики с корреляционной обработкой измерительной информации. В работе таких датчиков использованы принципы цифрового многомерного кодирования измерительной информации и оптической корреляции, заключающиеся в согласовании голографического фильтра с распознаваемым оптическим сигналом по спектру пространственных частот. В случае обработки измерительной информации, поступающей от объектов, не рассеивающих свет, оптическое кодирование дополняется шумовым кодированием информационного сигнала.
Оптическая схема измерения перемещений с использованием датчика с корреляционной обработкой измерительной информации приведена на рис. 37. Она содержит лазер 2, блок 1 оптических элементов для формирования опорного и объектного лучей при получении голограммы
93 2 Рис. 37. Голографическая схе-
/
/
ма измерения перемещений с использованием датчика с корреляционной обработкой из-
мерительной информации
и ее восстановлении, контролируемый объект 3 и датчик 4, включающий голограмму набора цифровых кодов 5, щелевые диафрагмы 6, блок 7 фотоприемников и блок 8 усилителей фор-
мирователей.
V
Объектным лучом в процессе градуировки слу-
жит световое пятно, создаваемое лазером на диффузно-отра-жающей поверхности объекта. Смена изображения кода в опорном луче сопровождается эталонным нагружением или перемешением объекта на один шаг квантования зоны измерения, при этом каждому изображению кода при получении голограммы соответствует своя картина шероховатости в пределах светового пятна. При восстановлении волновых фронтов (в процессе измерения) в качестве восстанавливающего источника используют те же картины шероховатости на поверхности контролируемого объекта, что и в процессе градуировки.
При измерении объектов, не рассеивающих свет, отраженный от контролируемого объекта оптический сигнал имеет узкий спектр пространственных частот и утрачивает характерные для сигнала шума особенности. Если для приема такого оптического сигнала применить специальный голографический фильтр, то отклик на выходе фильтра будет иметь размеры, близкие к размеру светового пятна на поверхности контролируемого объекта, что приводит к уменьшению точности обработки измерительной информации. Устранить указанный недостаток позволяет введение шумового кодирования оптического сигнала, отраженного от контролируемого объекта, с помощью голограммы матового экрана (диффузора).
Голографическая схема измерения объектов с использованием голограммы матового экрана в качестве шумового кодирующего звена (рис. 38) включает в себя лазер 2, блок / оптических элементов для формирования опорного 94 Рис. 38. Голографическая J 1
схема измерения объектов с использованием голограммы матового экрана в качестве шумового кодирующего звена
и предметного лучей при получении голограммы и восстановлении изображения, контролируемый з 4*'---
объект 5, датчик 4,
содержащий голограмму 5 матового экрана, голограмму 6 набора цифровых кодов, щелевые диафрагмы 7, блок 8 фотоприемников и блок 9 усилителей-формирователей.
На поверхности контролируемого объекта с помощью лазера и блока оптических элементов создают световое пятно. Отраженный от контролируемого объекта свет направляют на голограмму матового экрана и восстанавливают записанное на ней изображение шумового светового пятна. Свет, распространяющийся от изображения шумового светового пятна, освещает голограмму набора цифровых кодов, с которой восстанавливается изображение кода числа, равного перемещению или микродеформации контролируемого объекта. При этом разрешение в восстановленном изображении кодов определяется не размером восстанавливающего источника, а размером восстановленного голограммой светового пучка, который может быть сделан необходимо малым подбором размеров и структуры изображения шумового пятна.
