Устройство для бесконтактного контроля крупногабаритных астрономических асферических зеркал

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик р>729440 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 100973 (21) 1957115/25-28 с присоединением заявки №(23) Приоритет - (51)М. Кл., С 01 В 11/24

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и откр ыти й

Опубликовано 250480. Бюллетень ¹ 15 (5Ç) УДК 931. 717. 2 (088,8) Дата опубликования описания 250430 (72) Авторы изобретения

И.П.Араев и Ю.К.Орлов

l

l1 Г ° ..

l (71) Заявитель (54) УСТРОАстВО для EECKOHTAKThorO КонтРОЛя

КРУПНОГАБАРИТНЫХ АСТРОНОМИЧЕСКИХ

АСФЕРИЧЕСКИХ ЗЕРКАЛ

Изобретение относится к оптичес-. кому приборостроению, в частности к устройствам, предназначенным для контроля астрономических зеркал.

Известны аналогичные оптические приборы, позволяющие фиксировать . на фотопластинке дифракционные картины, образованные отраженными от исследуемой поверхности п чками света, которые предназначены для контроля зеркал небольшого размера и непригодны для крупногабаритных астрономических зеркал (11.

Ближайшим техническим решением к изобретению является оптическое устройство, содержащее автоколлиматор и пентапризмы, причем расположенные так, что обеспечивается встречный ход лучей, проходящих через них, а о точности контроля

Ф судят по положению двух штрихов, наблюдаемых в поле зрения автоколлимационной зрительной трубы (2) ..

Однако это устройство имеет большие габариты, вызванные необходимостью размещать плоское зеркало в фокальной плоскости контролируемого астрономического зеркала, которое во избежании деформации должно занимать горизонтальное положение.

Целью изобретения является сокращение габаритов устройства при обеспечении контроля крупногабаритных зеркал в горизонтальном положении.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено неподвижной телескопической системой с микрометром, автоколлимационным подвижным измерительным блоком, состоящим из объектива, пента"

15 призмы, через которую проходят смешанный и опорный лучи, осветителя,подсвечивающей призмы,стеклянНой пластины с маркой, установленной в фокальной плоскости объектива, 2О объектива коллиматора, светоделительного кубика, светофильтра, ограничительной диафрагмы, компенсатора„ сменного оптического клина, нейтрального светофильтра, пентапризмы, 25 через которую проходит опорный луч, и ртутного жидкого зеркала, причем объектив неподвижной телескопической системы обращен к объективу автоколлимационного по30 движного измерительного блока.

729440

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг.2 — картина поля зрения телескопической системы °

Устройство состоит из неподвижной телескопической системы 1 с

5 микрометром 2 (спиральным или компенсаторным), автоколлимационного подвижного измерительного блока 3, состоящего из объектива 4, пентапризмы 5, через которую прохсдят смешанный (зондирующий и отраженный от контролируемой поверхности) и спорный лучи, осветителя 6, подсвечивающей призмы 7, стеклянной пластины 8 с маркой, установлейной в фокальной плоскости объектива, объектива коллиматора 9, светоделительного кубика 10, светофильтра 11, ограничительной диафрагмы 12, компенсатора 13,. сменного оптического клина 14, нейтрального светофильт- 20 ра 15, пентапризмы 16, через которую проходит опорный луч, ртутного жидкого зеркала 17,направлякщей 18, по которой перемещается автоколлимационный подвижный измерительный блок 3, вертикальных опор 19 и контролируемого зеркала 20.

Устройство для бесконтактного контроля крупногабаритных астрономических асферических зеркал работает следующим образом.

Автоколлимационный подвижный измерительный блок 3 обеспечивает нормальное падение зондирующего светового пучка на контролируемую поверхность 20 в произвольной точке A диаметрального сечения. Его положение в направлении диаметра зеркала определяется по калиброванным меткам направляющей 18.

Марка пластины 8, подсвеченная 40 осветителем 6 через подсвечивающую призму 7, служит источником зондирующего пучка, формируемого объективом коллиматора 9.

Перемещением объектива коллиматора 9 создается расхождение светового пучка, обеспечивающее нормальное падение лучей на контролируемую поверхность зеркала 20. Зондирующий пучок, ограниченный диафрагмой объектива 9, поступает в светоделительный кубйк 10, в котором происходит разделение светового пучка на две части. Одна часть зондирующего светового пучка, несущего иэображение марки, проходит через нейтральный светофильтр 15, пентаприэму 16 и, отражаясь от поверх» ности ртутного жидкого зеркала 17, проходит в обратном направлении объектив коллиматора 9, пентапри- 60 эму 5 и объектив 4 ° Далее она поступает в телескопическую систему 1, которая строит первое иэображение марки в плоскости шкалы микрометра 2, совпадающей с фокаль- 65 ной плоскостью телескопической системы 1.

Для компенсации расхождения зондирующего пучка, часть которого направляется к ртутному зеркалу 17, светофильтру 15 придается расчетная оптическая сила, чтобы на ртутное зеркало 17 падал и отражался от него параллельный пучок лучей.

Другая часть. зондирующего светового пучка проходит светофильтр 11, ограничительную диафрагму 12, компенсатор 13, сменный оптический клин 14 и падает на зеркало 20 в области точки A.

Отражаясь,.световой пучок проходит в обратном направлении через все предыдущие оптические элементы, а также пентапризму 5 и объектив 4 и далее с помощью телескопической системы 1 строится второе изображение марки в ее фокальной плоско сти, совпадающей со шкалой микрометра 2.

Первое иэображение марки соответствует положению отвесной линии (параллельной оптической оси контролируемого зеркала при его горизонтальном положении), а второе — положению отраженного зондирующего пучка в контролируемой точке А зеркала.

С помощью компенсатора 13(c подвижными длиннофокусными линзами или поворотными клиньями) при использовании сменного оптического клина 14 можно совместить оба иэображения светящихся марок в поле зрения телескопической системы 1 и микрометром 2 измерить уклонение одного изображения марки от другого.

При установке автоколлимационного подвижного измерительного блока 3 на направляющей 18 необходимо отклонить зондирующие световые пучки на разные углы от оптической оси зеркала. Поэтому, чтобы обеспечить необходимую точность измерения углов порядка 0,5 при рабочем диапазоне компенсатора 13 в пределах 15-20 необходимо применить набор эталонных сменных оптических клиньев 14, которые могут быть размещены на поворотной обойме (на чертеже не показана)..

В соответствии с уравнением профиля контролируемой псверхности расчетным путем определяется угол отклонения нормали в каждой выбранной точке А меридионального сечения зеркала 20 и .соответственно подбирается сменный оптический клин 14 и отсчет по шкале компенсатора 13.

Начальная установка направляющей. щей 18 по диаметру зеркала 20

729440 выполняется с помсщьк регулировочных приспособлений (на чертеже не показаны), положение нульпункта инварной шкалы на направляющей 18 по отношению к контрольным меткам зеркала 20 определяется с помощью дополнительного оптического отвеса (на чертеже не показан).

По найденным отклонениям нормалей в соответствующих точках меридионального сечения зеркала может быть определен профиль его поверхности, например путем графического интегрирования.

Для контроля зеркала по другому диаметру его поворачивается на станке относительно вертикальной оси на заданный угол и операции повторяются.

Предлагаемое устройство не требует тщательного горизонтирования зеркала, так как малый наклон его может внести лишь постоянную ошибку в отсчеты, которую можно выявить и исключить при обработке результатов измерений. .Возможный прогиб направляющей приводит к весьма малым параллельным смещениям зондирующего светового пучка, что не отражается на точности измерений.

Предложенное устройство может применяться для контроля крупногабаритных зеркал любого профиля в горизонтальном положении при минимальных размерах цехового помещения, ограниченного возможностями технологического процесса.

Формула изобретения

Устройство для бесконтактного контроля крупногабаритных астрономических асферических зеркал, содержащее автоколлиматор и пентапри5 змы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения габаритов устройства при обеспечении контроля крупногабаритных зеркал в горизонтальном положении, оно снабжено неподвижной телескопической системой с микрометром, автоколлимационным подвижным измерительным блоком, состоящим из объектива, пентапризмы, через которую проходят смешанный и опорный лучи, осветителя, подсвечивающей призмы, стеклянной пластины с маркой, установленной в фокальной плоскости объектива, объектива коллиматора, светоделительного кубика, светофильтра, ограничительной диафрагмы, компенсатора, 1 сменного оптического клина, нейтрального светофильтра, пентаприэмы, через которую проходит опорный луч, и ртутного жидкого зеркала, причем объектив неподвижной телескопической системы обращен к объективу автоколлимационного подвижного измерительного блока.

Источники информации, N принятые во внимание при экспертизе

1. Романова М.Ф. Исследование параболлических зеркал методом

Гартманна. Труды ГОИ, Л., 1927, с. 13.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 267084, кл. G 01 В ll/24, 1970 (прототип) .