Прибор для контроля формы асферических поверхностей

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ogl 01>

399 С 01 В 11/2Й

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К.АВТОРСНОМУ СВИДВТВЪФГВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3371090/25-28 (22) 29. 12. 81 (46) 23. 06. 83. Бюл. Ю 23(72.), О. П, Контиевский,. Л. E. Липовец. кий и А.Г, Хуснутдинов (53) 531.715.27 (088.8)

{56) 1. Духопел И.И; и др.: Иетоды, контроля формы асферических поверх"

:.wcTe вРащениЯ."ОИП, 1975, М 7, с..67.; рис. 6.

2. Там же,-рис, 7 (прототип). (54)gj7) ПРИБОР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФОРМЫ .АСФЕРИЧЕСКИХ:ПОВЕРХНОСТЯМИ, содержа» щий проекционную систему, выполненную с возможностью поворота .вокруг оси,: перпендикулярной к оптической оси системы., и оптическую. систему измерения направления отражаемым контроли- . руемой поверхностью лучей, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности контроля и конт-. роля .поверхностей, заданных уравнениями. любой. степени, он снабжен столиком с направляющими для прямолинейного перемещения вдоль оптической оси контролируемой. поверхности и. с устройством отсчета величины перемещения, диафрагмой и жестко . связанной с ней дополнительной направляющей, проекционная и. оптичес с кая системы выполнены в виде автоколлимационного микроскопа,.установленного с возможностью перемещения по дополнительной направляющей с возможностью поворота вокруг оси, установленной на столике,. а диафрагма расположена Меред обьективом автоколлимационного микроскопа.

1024706

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в оптико-механическом производстве для технологического и аттестационного контроля формы

5 асферических поверхностей.

Известен прибор для контроля формы асферических поверхностей, содержащий датчик линейных перемещений с механическим щупом, установленныи и с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оси контролируемой поверхности, и снабженный устройством измерения углов поворота )1)

Этот прибор предназначен для конт- роля шлифованных поверхностей, применение его для контроля полированных поверхностей нецелесообразно из-эа возможности повреждения контролируемой поверхности при контакте с механическим щупом и .недостаточной точности измерений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пр«4бор для контроля формы асферических поверхностей, содержащий проекцион- ную систему, выполненную с возможностью поворота вокруг оси, перпейди" кулярной к оптической.оси системы, и оптическую систему измерения на- 30 правления отражаемых контролируемой поверхностью лучей j2)

Недостатки известного прибора заключаются в низкой точности контроля и невозможности контроля поверхнос.тей, заданных уравнениями любой степени.

Цель .изобретения - повышение точ" ности контроля и обеспечение контроля поверхностей, заданных уравне- 4р ниями любой степени.

Поставленная цель достигается тем, что прибор для контроля формы асферических поверхностей, содержащий проекционную систему, выполненную с 4> воэможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной к оптической оси системы, и оптическую систему измерения направления отражаемых контролируемой поверхностью лучей, снабжен столиком с направляющими для прямо" линейного перемещения вдоль оптической оси контролируемой. поверхности и с устройством отсчета величины перемещения, диафрагмой и жестко связанной с ней дополнительной на- правляющей, проекционная и оптическая системы выполнены в виде ввтоколлимационного микроскопа, установленного с возможностью перемещения по дополнительной направляющей и с возможностью поворота вокруг оси, установленной на столике, а диафрагма расположена перед объективом автоколлимационного микроскопа.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема прибора для контроля формы вогнутых асферических поверхностей; на фиг. 2 - схема прибора для контроля выпуклых асферических поверхностей.

Прибор содержит столик 1, снабжен ный направляющими 2 для прямолинейного перемещения вдоль оптической оси ХХ„ контролируемой асферической поверхности 3 и устройством 4 отсчета величины перемещения, выполненным в виде микрометренного винта, Для повышения точности отствета поворот микрометренного винта может осуществляться через червячную передачу.

Возможно использование в качестве отсчетного устройства других известных устройств, обеспечивающих достаточную точность °

Со столиком 1 жестко соединена ось 5, перпендикулярная направлению перемещения столика 1 На оси 5 ус" тановлена с возможностью поворота дополнительная направляющая 6, снабженная устройством для отсчета угла поворота, например лимбом с измерительным микроскопом (не показа но).

Проекционная система и оптическая система измерения направления отражаемых контролируемой поверхностью лучей выполнены в виде автоколлимационного микроскопа 7, который состоит из источника 8 излучения, конден сатора «, марки 10, выполненной например, в виде щели, светоделитепя

11, объектива 12, сетки 13, окуляра

14 и компенсатора 15 для измерения смещений автоколимационного изобра" жения марки 10. Компенсатор 15 может быть выполнен, например, в виде линзы, перемещаемой перпендикулярно оптической оси 004 микрометренным винтом.

Функцию проекционной системы выполняют следующйе детали автоколлимационного микроскопа 7: источник

8 излучения, конденсатор 9, марка 10, светоделитель 11 и объектив 12, Функцию оптической системы измерения направления отражаемых контролируемой поверхностью, лучей выполняют (no ха3 102 ду отражаемых контролируемой поверхностью 3 лучей) объектив. 12, светоделитель 11, компенсатор 15, сетка 13 и окуляр 14.

Автоколлимационный микроскоп 7 установлен с возможностью перемещения вдоль его оптической оси 00 по дополнительной направляющей 6, с которой жестко связана диафрагма 16.

Центр диафрагмы 16 совмещен с опти" ческой осью О О автоколлимационного микроскопа 7. Диафрагма 16 расположена между контролируемой поверхностью

3 и объективом 12 автоколлимационного микроскопа 7. Оптическая ось

0 0 автоколлимационного микроскопа

7 перпендикулярна оси 5.

Прибор работает следующим образом

Пучок лучей из источника 8 излучения направляют через конденсор

9 и марку (щель) 10 на светоделитель

11, который часть пучка лучей отражает в направлении 0 0 . Этот, пучок лучей проходит через объектив 12, диафрагму 16 и попадает на контролируемую поверхность 3, а отраженный от нее пучок лучей идет в обратном направлении и, проходя через объектив 12, светоделитель ll, компенса-. тор 15, сетку 13, попадает в окуляр

14.

При измерении ось ХХ,1 контроли- руемой асферической поверхности З совмещают с направлением перемещения столика 1, при этом ось ХХ должна пересекать ось 5.

Перед началом измерений на поверф ности 3 выбирают ряд точек в мериди ональном сечении, рассчитывают углы, между нормалями к асферической поверхности в этих точках и осью ХХ, . а также положение точек пересечения нормалей с осью ХХ1.

Пусть образующая контролируемой поверхности задана уравнением у =

=4(х), начало координат сОвмещено с вершиной асферической поверхности, а ось Х совмещена с осью этой поверх ности. Тогда углы между нормалями и осью Х определяются из соотношения дх ч =— а расстояния от вершины поверхности до точек пересечения нормалей с

Ч осью Х будут равны сумме х +

1ф

Расчеты углов у и положений тбчек пересечения нормалей с осью Х при

4706 . 4 наличии современной вычислительной техники не представляет трудности.

Дополнительную направляющую 6 с автоколлимационным микроскопом

1 7 поворачивают на угол, равный наибольшему из рассчитанных углов, и перемешением столика 1 по направля" ющим 2 совмещают автоколлимационное изображение с перекрестием сетки 13 щ (при этом микроскоп фокусируют на резкость автоколлимационного изображения в меридйональном сечении, а .компенсатор 14 устанавливают в нуле-. вое положение

В процессе измерений ось 5 перемещением столика 1 последовательно совмещают с рассчитанными точками пересечения нормалей с осью ХХ, дополнительную направляющую 6 с автоколлимацион20 ным микроскопом 7 и диафрагмой 16 поворачивают на расчетные углы, равные соответствующим углам между осью ХХ и нормалями к асферической поверхности, автоколлимационный

2 микроскоп 7 перемещают по дополнительной направляющей б, фокусируя его на резкость автоколлимационного изображения в меридиональном сечении, а компенсатором 15 измеряют

30 величину смещения автоколлимационного изображения. Измеренная велячина смещения автоколлимационного изображения равна удвоенной величине смещения центра кривизны участка контролируемой поверхности в мери35 диональном сечении. Отклонение нормали к контролируемой поверхности от расчетного положения равно измеренной величине смещения, деленной на удвоенную величину меридионального радиуса кривизны.

По результатам найденных отклонений нормалей от расчетного положениу путем интегрирования находят профил4

4» контролируемой поверхности. Поворачивая контролируемую деталь вокруг оси Х Х, можно аналогичные измерения провести в нескольких сечениях.

Предлагаемый прибор позволяет в

50 несколько раз повысить точность измерений и обеспечить контроль асферических поверхностей не только второго порядка, но и поверхностей любого порядка.

Точность измерений повышается благодаря тому, что в предлагаемом приборе измерение направления отражаемых контролируемой поверхностью

Составитель Л. Лобзова

Редактор В. Лазаренко Техред Т.фанта Корректор A. Ференц

ЮФЮ ФФ

Заказ 4376/35 Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3f"35, Рауаская наб., д, М5

Филиал llAll "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ф лучей осуществляется по смещению иэображений в плоскостях, проходящих через сагиттальные центры кривизны отдельных участков контролируемыхповерхностей, как второго, так и высших порядков. Точность измерений при этом возрастает, так как смещение изображения в плоскости, проходящей .через центр кривизны, вдвое больае смещений в фокальной nsiockocти, находящейся в-два раза ближе к вершине измеряемой поверхности, чем центр кривизны.

Кроме того, точность измерений с помощью предлагаемого прибора

24706 б повышается благодаря тому, что в нем . объектив системы измерения направления отраженных контролируемой поверхностью лучей постоянно работает одним и тем же (центральным} участком своего входного -зрачка.

Предлагаемый прибор позволяет контролировать поверхности вращения

1О любого порядка и причем беэ какихлибо компенсаторов и эталонных по-". верхностей, что озволит существен- но снизить затраты на, подготов-. .ку производства асферических де-

15 . талей.