Способ измерения радиуса кривизны сферических поверхностей объектов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения радиуса кривизны сферических поверхностей различных объектов. Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых значений до 50 мкм. Немонохроматическое излучение от источника 1 разделяют с помощью делителя 2 на два взаимно перпендикулярных пучка, освещают отраженным от делителя .2 пучком через объектив 5 поверхность исследуемого объекта 7, а прошедшим через делитель 2 и второй объектив 3 - плоское зеркало 4 - эталон . Пучки, отраженные от исследуемой поверхности объекта 7 и эталона, совмещают на поверхности делителя 2. В поле зрения окуляра 6 наблюдают интерференционную картину в плоскости пересечения исследуемого объекта 7 с фиксированной плоскостью . Измеряют диаметр L выбранной интерфеi (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1411576 А1 (51) 4 С 01 В 11/24, 9 02

Я"Я4 Wtg gPДЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

„(21) 4123584/24 — 28 (22) 25. 09.86 (46) 23,07.88. Бюл. Ф 27 (7) ) Научно — исследовательский институт механики и физики при Саратовском государственном университете им. Н.Г.Чернышевского (72) Д.А.Усанов, В.Д.Тупикин, О.Н.Куренкова, А.В.Скрипаль и А.А.Авдеев (53) 531.715.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1044060, кл. G 01 В 11/24,,1982.

Афанасьев В.A. Оптические измере-, ния. — М.: Высшая школа, 1981, с. 62-64. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИУСА КРИВИЗНЫ СФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольэовано для определения радиуса кривизны сферических поверхностей различных объектов. Цель изобретения — расширение диапазона измеряемых значений до

50 мкм. Немонохроматическое излучение от источника 1 разделяют с помощью делителя 2 на два взаимно перпендикулярных пучка, освещают отраженным от делителя 2 пучком через объектив 5 поверхность исследуемого объекта 7, а прошедшим через делитель 2 и второй объектив 3 — плоское зеркало 4 — эталон. Пучки, отраженные от исследуемой поверхности объекта 7 и эталона, совмещают на поверхности делителя 2.

В поле зрения окуляра 6 наблюдают инф терференционную картину в плоскости пересечения исследуемого объекта 7 с фиксированной плоскостью В В„ . Измеряют диаметр L < выбранной йнтерфе- С

14 р ен1 ионной полосы из наблюдаемой и нтерференционной картины. Затем перемещают исследуемый объект 7 вдоль бси освещающего пучка на произвольное расстояние Х, которое измеряют.

9 этом случае фиксированная плоскость В В пересекает другую область

/ (! исследуемого объекта 7. В плоскости (11576 пересечения исследуемого объекта 7, / фиксированной плоскостью В Л, вновь наблюдают интерференционную картину полос, затем измеряют диаметр L выбранной интерференционной полосы и по полученным данным определяют ра— диус Н кривизны исследуемой поверхности объекта 7 по формуле. 2 ил.

Изобретение относится к измериельной технике и может быть испольовано для определения радиуса криизны сферических поверхностей разичных объектов, 5

Цель изобретения — расширение диаазона измеряемых значений до 50 мкм.

На фиг. 1 изображена принципиальая схема устройства, реализующего пособ измерения радиуса кривизны ферических поверхностей объектов; на иг. 2 — связь между измеряемыми пааметрами Х, Ь,, L и определяемым адиусом R кривизны.

Устройство содержит источник 1 не15 онохроматического излучения, делиель 2, делящий излучение на два пуча, объектив 3 и плоское зеркало 4 талон, установленные на пути одного учка, объектив 5, установленный на

20 ути другого пучка, и окуляр 6, кроt е того, AA — объектная плоскость;  — фиксированная плоскость, в ко,орой наблюдается интерференционная 1артина; В В > — плоскость изображения эталона поверхностью делителя 2;

L,Lg — диаметры полос каждой иэ интерференционных картин до и после с,мещения объекта 7, Х вЂ” величина пер емещения объекта 7 вдоль оси освеЗО п1енного пучка (фиг. 1) .

Способ осуществляется следующим образом.

Немонохроматическое излучение источника 1 разделяют с помощью делите- 35 л я 2 на два взаимно перпендикулярных

Пучка, освещают отраженным от делител я 2 пучком через объектив 5 поверхНость исследуемого объекта 7, а проа1едшим через делитель 2 и второй объ- "0 актив 3 — плоское зеркало 4 — эталон.

Пучки, отраженные от исследуемой поверхности объекта 7 и эталона, совмещают на поверхности делителя 2.

В поле зрения окуляра 6 наблюдают интерференционную картину в плоскости пересечения исследуемого объекта 7 с фиксированной плоскостью „ (фиг. 1). При использовании немонохроматического излучения интерференционная картина наблюдается в том случае, если разность хода интерферирующих пучков мала по сравнению с длиной когерентности Д1 используемого источника 1 немонохроматического излучения, т.е. разность хода должна удовлетворять следующему соотношению — 2

Л

1щ1 (g1; dl=cdt= —, лД где gQ — разность хода, равная расстоянию между плоскостями

„„и В В (фиг. 1); с — скорость света;

Ж вЂ” время когерентности;

Л вЂ” средняя длина волны немонохроматического излучения в интервале длин волн от Л до

Л+АЛ.

Немонохроматическое излучение можно представить как совокупность когерентных монохроматических компонент, занимающих некоторый диапазон длин волн от Я до Л+ йЯ. Каждая монохроматическая компонента образует свою интерференционную картину. Полная интенсивность в любой точке равна сумме интенсивностей, создаваемых каждой монохроматической составляющей.

При использовании немонохроматического источника белого света (диапазон длин волн 0,4 — О, 7 мкм), m Л / ЙЛ -2, интерференционная картина имеет сле! 35

Lc

DgD

L +L 2 Lz-Lq

4 4

cos8 =

3 14115 дующий вид: в центре наблюдается белая ахроматическая полоса, с обеих сторон которой расположены две темные полосы высокого контраста и несколько (контрастных не более двух) цветных полос. В плоскости пересечения сферической поверхности исследуемого объек( та 7 с фиксированной плоскостью В В система интерференционных полос замы- 10 кается в кольце, измеряют диаметр выбра иной инт ерфер енциони ой полосы (кольца) из наблюдаемои интер,>ер енционной картины. При использовании источника белого света удобнее измерять15 диаметр одной и з черных полос выс окого контраста. Затем перемещают исследуемый объект 7 вдоль оси освещающего пучка на произвольное расстояние Х, которое измеряют. В этом случае фик( сированная плоскость В В „ пересекает другую область исследуемого объекта 7, В плоскости пересечения исследуемого объекта 7 фиксированной плоскостью В В вновь наблюдают интерфе- 25

t т ренционную картину полос, замкнутых в кольца, затем измеряют диаметр Ь выбранной интерференционной полосы (идентичной той, которая выбрана при измерении диаметра 1. ) и по полученным данным определяют радиус R кривизны исследуемой поверхности объекта 7 по формуле

R=----- X2+-(L -L )2

L1+L 2 1 (1)

4Х

Связь между измеряемыми параметрами Х,L <,L < и определяемым радиусом кривизны R (фиг. 2) следующая:

1. (+?.1 Х

D D 2= — — — DF=-

4 2

1.2-1.

- D E D2R D F =D D +DE =(-- — - ) + р

2 > 2 2 45

+

D D

R=--cos

Если линейные размеры (диаметр) (сследуемого объекта 7 больше входного зрачка объектива 5 (фиг. 1), то в поле зрения окуляра 6 наблюдают 55 только часть плоскости пересечения исследуемого объекта 7 с фиксирован76

4 ной плоскостью В(В(, и, соответственно, не ко ;ьца интерференционных полос, а дуги. В этом случае радиус кривизны исследуемой поверхно(ти определяется следующим образом. Исследуемый объект 7 устанавливают таким образом, чтобы интерференционная картина находилась в поле зрения окуляра 6, совмещают перекрестие окуляра 6 с одной иэ выбранных интерференционных полос, фиксируют значение по шкале микрометрического винта (не показан), смещают объект 7 перпендикулярно направлению освещенности пучка в плоскости В В до появления вновь интерференционной картины, совмещают ту же темную полосу с пере.крестием окуляра 6, фиксируют значение по шкале микрометрического винта, по разности полученных значений определяют смещение объекта 7, равное диаметру L, смещают объект 7 вдоль оптической оси микроскопа, фиксируют это смещение Х, по шкале микрометрического винта поперечного смещения определяют значение диаметра L2 аналогично диаметру L „и рассчитывают радиус R кривизны поверхности исследуемого объекта по формуле (1).

Формула изобретения

Способ измерения радиуса кривизны сферических поверхностей объектов, заключающийся в том, что освещают измеряемую поверхность и эталон, наблюдают интерференционную картину и определяют радиус, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых радиусов до

50 мкм, в качестве эталона используют плоское зеркало, освещение измеряемой поверхности и эталона производят двумя взаимно перпендикулярными пучками немонохроматического света, наблюдение интерференционной картины осуществляют в фиксированной плоскости, пересекающей поверхность объекта, перемещают объект вдоль оси освещающего пучка до момента появления интерференционной картины в другой плоскости, пересекающей поверхность объекта, и измеряют величину перемещения объекта и диаметры полос каждой интерференционной картины до и после перемещения объекта, по которым определяют радиус кривизны.

14 11576

Составитель Л.Лобзова

Редактор И.1цулла Техред Л.Олийнык Корректор O.Кравцова

Заказ 3643/36 Тираж 680 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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