Интерферометр для контроля вогнутых цилиндрических поверхностей Советский патент 1983 года по МПК G01B9/02 

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

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 13.

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 с.чстему, включающую 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 из которых расположена в рабочей, а вторая - в опорной ветви, цилиндрической линзы и плоского зеркала. Наблюдательная система состоит из цилиндрической линзы и объектива С23.

Недостатком известного интерферо10метра является низкая точность г:онтроля, поскольку интерферометр обладает малой светосилой из-за больших потерь света на светоделительной поверхности и на щели.

15

На точность Прибора оказывает также существенное влияниекачество всех поверхностей кубика, а также неоднородность его стекла. Кроме того, интерферометр чувствителен к вибра20ции, так KckK построен по схеме с разделенными ветвями.

Цель изобретения - повышение точности контроля.

Указаннс1Я цель достигается тем,

25 что интерферометр для контроля вогнутых цилиндрических поверхностей, содержащий осветительную систему ,вклю-очагацую последовательно расположенные лазерный источник света, телескопи30ческую трубу и цилиндрическую линзу интерференционную и наблюдательную системы, снабжен последовательно расположенными между цилиндрической линзой и интерференционной системой плоскопараллельной пластиной с зеркальной полоской и дополнительной 1(;илиндрической линзой, выполненой с возможностью перемещения вдоль ее оптической оси, 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 контрол вогнутых цилиндрических поверхностей на фиг. 2 - интерференционная систем предлагаемого интерферометра. Интерферометр для контроля вогнутых цилиндрических поверхностей содержит .осветительную, интерференционную и наблюдательную системы. Осветительная система включает последовательно расположенные лазерный источник 1 света, телескопическу 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 фазовую пластину, на выходной поверхности ко торой имеются две идентичные, симметрично расположенные группы узких параллельных штрихов (фиг. 2). Группы могут быть 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 сотни или-более. Наблюдательная система состоит из цилиндрической линзы 7 и объектива Интерферометр работает следукяцим образом. Расширенный телескопической труб кой 2 пучок от лазерного источника 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 ТОБОЙ пучок попадает на дополнитель ную цилиндрическую линзу 5, которая черед интерференционную систему 6 направляет его в сторону контроли руемой детали 9. При подготовке к проведению контроля деталь 9 уста навливаетя так, чтобы геометрическое 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 зтот пучок называется опорным. При прохождении опорного пучка через интерференционную систему на его штрихах образуется множество дифракционных рабочих пучков цилиндрической формы. Один из 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 поверхнрсти. Указанным вьпие 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. Наклономпроверяемой 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 ветви формируются с помощью систем штрихов дифракционной ширины,причем формирование осуществляется на выходе интерферометра. Повышенная виброустойяиврсть 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 виброчувствнтельность, малая светосила и .зависимость точности прибора от качества поверхностей кубика и неоднородности его стекла, которые не дсшали возможности создать высокоточный прибор для интерференционного контроля вогнутых цилиндрических поверхностей. , Практическое применение интерферо метра позволит усовершенствовать про цесс формообразования цилиндрических поверхностей, а также существен но повысить качество цилиндрических осевых пар, анаморфотных оптических систем и других изделий с цилиндрическимиповерхностями. Формула изобретения Интерферометр для контроля вогнутых цилиндрических поверхностей, .содержащий осветительную систему, включающую последовательно расположенные лазерный источник света, телескопическую трубу и цилиндрическую линзу, интерференционную и наб-. лкщательную систе и, отличающийся тем, что, с целью повыJfuHuфиг.2 шения точности контроля, он снабжен последовательно расположенными между цилиндрической линзой и интерференционной системой плоскоп аллельной пластиной с зеркальной полоской и дополнительной цилиндрической линзой, выполненной с возможностью перемещений вдоль ее оптической.оси, а интерференционная система выполнена в виде фазовой пластины с двумя идентичными, симметрично расположенг ными группами параллельных штрихов, расстояние между которыми меняется произвольно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Лукин А.В., Мустафин К.С., Рафиков Р.А. Контроль профиля асферических поверхностей с помощью одномерных искусственных голограмм. ОМП, 1973, 6, с. 67. 2,Авторское свидетельство СССР 355489, кл.С; 01 В 9/02, 1970 (прототип ). cuni empua