Интерферометр для контроля вогнутых цилиндрических поверхностей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалнстнческик

Республик

Р1У1 000745 (22) Заявлено 10. 11 . 81 (2 ) 3354606/25-.28 (61) Дополнительное к авт. свид-ву

t51) M Ктт э с присоединением заявки ¹â€”

G 01 В 9/02

Государственный номитет

СССР ио делам изобретений и отнрытий. (23) Приоритет (53}УДК 531 715 °. 1 {088. 8) Опубликовано 280283. Бюллетень ¹ 8

Дата опубликования описания 28 ° 02 ° 83 (6, с; -,.

И.И. Духопел, Г. Н. Рассудов а, Т.В. Симон нусу и Л.Г.Федина Ф т ": )"» ;

ii:";., Р и - - :ф Р @ ° 1

4 (72) Авторы изобретения

{71) Заявитель (54 ) ИНТЕРФЕРОИЕТР ДЛЯ КОНТРОЛЯ В01 НУТЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ

ПОВЕРХНОСТЕЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для контроля вогнутых цилиндрических поверхностей на предприятиях оптической и. приборостроительной отраслей промьваленности.

Известен интерферометр типа Тваймана, в котором для образования волны цилиндрической формы в рабочей ветви помещена синтезированная голограмма, выполненная в виде двух идентичных групп параллельных штрихов, ширина .и расстояние между которыми оТ середины к краю убывает по параболическому закону (1 3.

К недостаткам такого интерферометра относятся сложность оптической системы и прямая зависимость точности контроля от качества основных-оптических деталей прибора.

Наиболее близкий к предлагаемому интерферометр для контроля вогнутых цилиндрических поверхностей содержит осветительную систему, включакщую последовательно расположенные лазерный источник света, телескопическую трубу и цилиндрическую линзу, интерференционную и наблюдательную системы.

Интерференционная система состоит из кубика со светоделительной гранью, двух щелей, одна иэ которых расположена н рабочей, а вторая — в опорной ветви, цилиндрической линзы и плоского зеркала. Наблюдательная система состоит из цилиндрической линзы и объектива (2 ).

Недостатком известного интерферометра является низкая точность .онтроля, поскольку интерферометр обладает малой светосилой из-за больших потерь света на светоделительной по- . верхности и на щели.

На точность прибора оказывает также существенное влияние. качество всех поверхностей кубика, а также неоднородность его стекла. Кроме того, интерферометр чувствителен к вибрации, так как построен по схеме с разделенными ветвями.

Цель изобретения — повышение точности контроля.

Указанная цель достигается тем, что интерферометр для контроля вогнутых цилиндрических поверхностей, содержащий осветительную систему,вклю-очакщую последовательно расположенные лазерный источник света, телескопическую трубу и цилиндрическую линзу

1000745 интерференционную и наблюдательную системы, снабжен последовательно расположенными между цилиндрической линзой и интерференционной системой плоскопараллельной пластиной с зеркальной полоской и дополнительной

5 цилиндрической линзой, выполненой с воэможностью перемещения вдоль ее оптической осН а интерференционная система выполнена в виде фазовой пластины с двумя идентичными, симметрично расположенными группами параллельных штрихов, расстояние между которыми меняется произвольно.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема интерферометра для контроля 15 вогнутых цилиндрических поверхностей, на фиг. 2 — интерференционная система предлагаемого интерферометра.

Интерферометр для контроля вогнутых цилиндрических поверхностей со- щ держит осветительную,, интерференционную и наблюдательную системы.

Осветительная система включает последовательно расположенные лазерный источник 1 света, телескопическую 25 трубу 2, неподвижную цилиндрическую линзу 3, плоскопараллельную пластину

4 и дополнительную цилиндрическую линзу 5, выполненную с возможностью перемещения вдоль ее оптической оси (указано стрелкой на фиг. 1 ).

Интерференционная система б представляет собой стеклянную фаэовую пластину, на выходной поверхности которой имеются две идентичные, симметрично расположенные группы узких параллельных штрихов (фиг. 2 ).

Группы могут Cыть разделены реальной или воображаемой линией симметрии. Все штрихи имеют приблизительно одинаковую ширину, а расстояние между ними меняется произвольно — по случайному закону. Минимальное расстояние может быть меньше, равно или больше ширины отдельного штриха, число штрихов может достигать одной 45. сотни или более.

Наблюдательная система состоит иэ цилиндрической линзы 7 и объектива 8.

Интерферометр работает следующим образом.

Расширенный телескопической труб( кой 2 пучок от лаз ерного источ ника 1 света попадает на цилиндрическую линзу 3 и собирается ею в линию на узкой зеркальной полоске, нанесенной на первой поверхности плоскопараллельной пластины 4. После отражения от зеркальной полоски све"". товой пучок попадает на дополнительную цилиндрическую линзу 5, которая 6О через интерференционную систему б направляет его в сторону контролируемой детали 9. При подготовке к проведению контроля деталь 9 устанавливаетя так, чтобы геометрическое 55 место центров кривизны проверяемой цилиндрической поверхности было совмещено с линией симметрии интерференционной системы. Кроме того, осевым перемещением дополнительной цилиндрической линзы 5 выходящий из нее пучок фокусируется в середину поверхности детали 9. В дальнейшем этот пучок называется опорным. При прохождении опорного пучка через интерференционную систему на его штрихах образуется множество дифрак ционных рабочих пучков цилиндрической формы. Один иэ них, идущий через щель А, показан на фиг. 1. Он направляется к проверяемой поверхности, заполняя апертуру, отражается от нее, и попадает на такой же штрих А симметричной группы штрихов. Сюда же приходят лучи опорного пучка после отражения их от центра проверяемой поверхности. Они образуют дифракционный пучок сравнения, который накладывается на рабочий пучок и интерферирует с ним. Так как рабочий пучок несет на себе следы от дефектов поверхности, то интерференционная картина содержит. точную информацию о качестве поверхности. Указанным выше способом накладываются друг на друга и интерферируют пучки, прошедшие через все остальные штрихи интерференционной системы. Результат интерференции наблюдают при помощи наблюдательной системы, состоящей из линзы 7 и объектива 8. Наклоном проверяемой детали 9 или небольшим перемещением интерферометра можно выполнить настройку интерференционной картины на желаемую ширину и направление полос.

Описываемая схема интерферометра не содержит светоделительных поверхностей и в действии находится большое число штрихов интерференционной системы. Этим обеспечивается повы-. шение светосилы прибора в 3 раза.

Точность интерферометра повышается в 1,5-2 раза и практически не зависит от качества входящих в него оптических элементов, так как рабочая и опорная ветви формируются с помощью систем штрихов дифракционной ширины, причем формирование осуществляется на выходе интерферометра.

Повышенная виброустойиивость интерферометра обеспечивается тем, что в его основу положена схема с совмещенными ветвями, причем оба пучка — рабочий и опорный — отражаются от проверяемой поверхности.

Благодаря указанным свойствам устраняются такие недостатки, как виброчувствительность, малая светосила и .зависимость точности прибора от качества поверхностей кубика и неоднородности его стекла, которые

1000745

Фиг.2 юг. f

Составитель Л. Лобзова

Редактор A. Маковская Техред Л.Пекарь Корректор M. Шароши

Заказ 1353/38 Тираж 600, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4 не давали воэможности создать высокоточный прибор для йнтерференционного контроля вогнутых цилиндрических поверхностей.

Практическое применение интерферометра позволит усовершенствовать про- з цесс формообразования цилиндрических поверхностей, а также существенно повысить качество цилиндрических осевых пар, анаморфотных оптических систем и других изделий с цилиндри- 10 ческими поверхностями.

Формула изобретения

Интерферометр для контроля вогну-. тых цилиндрических поверхностей, содержащий осветительную систему, включакицую последовательно расположенные лазерный источник света, телескопическую трубу и цилиндрическую линзу, интерференционную и наблюдательную системы,.о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения точности контроля, он снабжен последовательно расположенными между цилиндрической линзой и интерференционной системой плоскопараллельной пластиной с зеркальной йолоской и дополнительной цилиндрической линзой, выполненной с воэможностью перемещения вдоль ее оптической. оси, а интерференционная система выполнена в виде фазовой пластины с двумя идентичными, симметрично расположен-, ными группами параллельных штрихов, расстояние между которыми меняется .произвольно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лукин A.Â., Мустафин К.С., Рафиков Р.A.. Контроль профиля асферических поверхностей с помощью одномерных искусственных голограмм.

ОМП, 1973, 9 6, с. 67.

2. Авторское свидетельство СССР, 355489, кл. C 01 В 9/02, 1970 (прототип ).