Интереферометр для контроля формы вогнутых эллиптических поверхностей

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение диапазона контролируемой поверхности - достигается за счет устранения необходимости использования эталонных поверхностей. Часть светового потока, отраженная светоделительной поверхностью кубика 6, поглощается элементом 9, установленным на кубике. Отражательный пучок используется в качестве эталонного пучка сравнения. Выходит из кубика 6 пучок после отражения от поверхности 12 детали 11, выпуклой зеркальной поверхности концентрической линзы 10 и еще раз от поверхности 12, несет информацию об ошибках формы поверхности 12 и образует с эталонным пучком сравнения интерференционную картину в виде концентрических колец. Если радиус выпуклой зеркальной поверхности линзы Ю не равен межфокусному расстоянию контролируемой поверхности 12, то для установки ее необходимы как линейные смещения, так и наклонные. Регистратор 13 интерференциальной картины через линзу 8 и кубик 6 оптически связан с поверхностью 12 детали 11 и регистрирует изменение интерференционной картины, по которой судят о форме поверхности. 1 ил. / § (Л со vj о 4 сл 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С О1 В 11/24 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

С:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4 111423/24-28 (22) 18.08,86 (46) 30.01.88. Бюп. В 4 (71) ИВТУ им. Н.Э.Баумана (72) Б.М.Комраков и М.Е.Гусев (53) 531.715.1:531.717,2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 953451, кл. G 01 В 9/02, 1979.

Оптико-механическая промышленность, 1981, У 10, с.33-36. (54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ЛЯ КОНТРОЛЯ ФОРМЫ ВОГНУТЫХ ЭЛЛИПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— расширение диапазона контролируемой поверхности — достигается за счет устранения необходимости использования эталонных поверхностей. Часть светового потока, отраженная светоделительной поверхностью кубика 6, поглощается элементом 9, установленным на кубике. Отражательный пучок используется в качестве эталонного пучка сравнения. Выходит из кубика

6 пучок после отражения от поверхности 12 детали 11, выпуклой зеркальной поверхности концентрической линзы 10 и еще раз от поверхности 12, несет информацию об ошибках формы поверхности 12 и образует с эталонным пучком сравнения интерференционную картину в виде концентрических колец. Если радиус выпуклой зеркальной поверхности линзы 10 не равен межфокусному расстоянию контролируемой поверхности 12, то для установки ее необходимы как линейные смещения, так и наклонные. Регистратор 13 интерференциальной картины через линзу 8 и кубик 6 оптически связан с поверхностью 12 детали 11 и регистрирует изменение интерференционной картины, по которой судят о форме поверхности. 1 ил.

30

40

n„

Pcr> "св Р Р

1 137

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к оптическим измерениям и может быть использовано для контроля формы асферических поверхностей.

Цель изобретения — расширение диапазона контролируемых поверхностей за счет устранения необходимости использования эталонных поверхностей.

На чертеже изображена оптическая схема предлагаемого интерферометра, Интерферометр содержит лазер 1, микрообъектив 2, диафрагму 3 и объектив 4, образующие осветительную систему 5, светоделительный кубик 6

У У плосковыпуклые линзы 7 и 8 с выпуклыми апланатическими поверхностями. поглощающий элемент 9, установленный на кубике 6 в ходе отраженного от светоделительной грани излучения, и концентрическую линзу 10. На чертеже также изображены деталь 11 с контролируемой поверхностью 12 и регистратор 13 интерференционной картины.

Из лазера 1 выходит практически параллельный пучок лучей и поэтому расстояние между лазером 1 и микрообъективом 2 не является принципиаль. ным. Диафрагма 3 установлена практически в фокусе микрообъектива 2, осветительная система 5 установлена так, что ее задний фокус совмещен в прямом ходе лучей с гранью кубика 6, лежащей в ходе лучей, прошедших светоделительный кубик 6. Исходя из этого условия, фокусные расстояния и толщины указанных элементов, а также расстояния между ними можно определить общеизвестным формулам геометрической оптики. Плосковыпуклые линзы и кубик 6 выполнены из одного материала. Линзы размещень1 на смежных гранях кубика 6 таким образом, что поверхность линзы 7 обращена к осветительной системе, а поверхность линзы 8 — к регистратору 13. Интерференционная картина через линзу 8 и осветительный кубик 6 оптически связана с контролируемой поверхностью 12 детали 11, а концентрическая линза 10 установлена с воэможностью перемещения вдоль оптической оси и ориентирована так, что ее зеркальная поверхность обращена к кубику 6.

Интерферометр работает следующим образом.

Излучение лазера 1 проходит микрообъектив 2, диафрагму 3 и фокусирует0453

2 ся объективом 4 и плосковыпуклой линзой 7 на выходную грань светоделительного, кубика 6 (точка Г,), Часть светового потока, отраженная разделительной поверхностью кубика 6, поглощается элементом 9. Сфокусированный в точке Р световой поток частич1 но отражается и частично проходит через выходную грань. Отраженный пучок используется в качестве эталонного пучка сравнения. Вышедший иэ кубика

6 световой пучок отражается от контролируемой поверхности 12, выпуклой зеркальной поверхности концентрической линзы 10 и повторно от контролируемой поверхности 12. Этот световой пучок несет в себе информацию об ошибках формы контролируемой поверхности 12 и образует с эталонным пучком сравнения интерференционную картину в виде концентрических колец.

Так как световые лучи дважды отражаются от контролируемой поверхности 12 в точках, симметричных относительно ее вершины, то одно интерференционное кольцо соответствует симметричной ошибке, равной 1/4. При визуальной оценке кольцевои интерференционнои картины можно подсчитать число колец с погрешностью, равной половине кольца. Это соответствует ошибке формы поверхности 12, примерно равной

0,1 мкм, что бывает достаточным для большинства практических случаев.

Для получения максимального контраста интерференционной картины, что имеет место при равенстве интенсивностей интерферирующих пучков, необходимо выполнить следующее равенство, связывающее коэффициенты р,р и °, отражения и пропускания светоделительной поверхности выходной грани кубика 6 с коэффициентами р „ и р, отражения контролируемой поверхности и вспомагательной зеркальной поверхности:

Если интерферометр предназначен для контроля эллиптических поверхностей с одинаковым расстоянием между фокусами, то радиус кривизны выпуклой поверхности концентрической линзы 10 целесообразно обеспечить равным этому расстоянию. В этом слу чае установка контролируемой детали

11 в положение контроля наиболее проста, так как для совмещения одноСоставитель В.Климова

Техред А.Кравчук Корректор С.Черни

Редактор А.Ревин

Заказ 409/39

Тираж 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул.Проектная, 4

° 3

13

ro фокуса (F„) контролируемой детали 11 со светоделительной поверхностью кубика 6 и другого фокуса (F ) с выпуклой поверхностью концен2 трической линзы 10 достаточно толькс линейных смещений контролируемой детали и ее наклона не требуется.

Если радиус выпуклой поверхности концентрической линзы 10 не равен межфокусному расстоянию контролируемой поверхности 12, то для установки ее в положение контроля необходимы как линейные смещения, так и наклоны °

Концентрическую линзу 10 можно установить в правильное положение по интерференционной картине, возникающей при взаимодействии эталонной волны сравнения и волны, отраженной от вогнутой поверхности детали 11.

Чтобы волна, отраженная от зеркальной поверхности концентрической линзы 10, не забивала эту интерференционную картину, концентрическую линзу 10 необходимо выполнить из непрозрачного материала. При переходе на контроль поверхностей с другим расстоянием между фокусами необходимо переместить концентрическую линзу 10 в соответствии с новым фокусным расстоянием контролируемой поверхности, 70453 4

Формула изобретения

Интерферометр для контроля формы вогнутых эллиптических поверхностей, 5 содержащий последовательно установленные осветительную систему, светоделительный кубик и регистратор интерференционной картины, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона контролируемых поверхностей, он снабжен концентрической линзой с выпуклой зеркальной поверхностью, двумя плосковыпуклыми линзами с выпуклыми апланатическими поверхностями, поглощаницим элементом, установленным на кубике в ходе излучения, отраженного от его светоделительной грани, плосковыпуклые линзы выполнены иэ того же материала, что кубик, и размещены на его смежных гранях таким образом, что одна иэ линз обращена выпуклой поверхностью к регистратору, а другая — к осветительной системе, которая уста25 новлена так, что ее задний фокус совмещен в прямом ходе лучей с гранью кубика, лежащей в ходе лучей, прошедших кубик, а концентрическая линза выполнена из непрозрачного материала, установлена последовательно по ходу излучения эа светоделительным кубиком с возможностью перемещения вдоль оптической оси и ориентирована так, что ее вогнутая зеркальная поверхность обращена к кубику.