Устройство для контроля асферических поверхностей Советский патент 1983 года по МПК G01B11/24 G01B9/21 G02B5/32 

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике и может быть использовано при контроле асферических повер сностей, в частности торкческих. Известно устройство для контроля. торических поверхностей, выполненное по схеме интерферометра Майкельсона, в рабочей ветви которого установлен компенсатор, состоящий из объектива с переменным фокусным расстоянием и конической линзы, и формирующий волновой фронт, совпадающий с контролируемой торическо поверхностью Cl3Недостаток известного устройства состоит в трудности изготовления и контроля высококачественной конической поверхности, а также ограниченность ее апертуры современными технологическими возможностями, что существенно ограничивает область практического применения устройства. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой ство для контроля асферических поверхностей , содержащее последователь но расположенные монохроматический источник света, коллиматор и светоделитель, делящий световой поток на две ветви, зеркало, установленное в одной ветви, голограммный компенсатор, установленный в другой ветви, и регистрирующий блок. В- качестве голо граммного компенсатора используется осевая синтезированная голограмма, которая рассчитывается и изготавлива ,ется по заданному уравнению профиля поверхности с учетом параметров схем контроля таким образом, что падающая на нее сферическая или плоская волна преобразуется в асферическую, котора после отражения от контролируемой де д&ли снова превращается в сферическу волну. Дефекты контролируемой поверх ности вызывают соответствующие дефор мации волнового фронта, которые анализируются интерференционными или теневыми методами. Голографический метод контроля асферических поверхностей отличается высокой точностью (до 0,01) и надежностью результатов контроля в сочетании с простотой голографических схем контроля,.не требую щих элементов, изготовление которых связано с какими-либо технологическими трудностями 2 . Однако использование устройства для контроля торических пов.ерхностей невозможно, поскольку круговые синте зированные голограммы рассчитываются как результат суперпозиции волновых фронтов с круговой симметрией, а то-. рические поверхности формируют волно вые фронты, не имеющие круговой симметрии, что и не позволяет использовать его для контроля одновременно двух сечений торической поверхности. Цель изобретения - возможность контроля неосесимметричных поверхностей, преимущественно торических. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля асферических поверхностей, содержащем последовательно расположенные монохроматический источник света, коллиматор и светоделитель, делящий световой поток на две ветви, зеркало, установленное в одной ветви, голограммный компенсатор, установленный в другой ветви, и регистрирующий блок, голограммный компенсатор выполнен в виде осевой голограммы сферического волнового фронта с радиусом кривизны R, равным в плоскости голограммы Rm - Rs 2 с возможностью установки ее рабочей поверхности от вершины контролируемой поверхности на расстоянии Rm + RS .-.---, где Rnn,Rs - соответственно радиусы кривизны меридионального и сагиттального сечений контролируемой поверхности. На чертеже изображена принципиальная схема устройства для контроля асферических поверхностей. Устройство содержит последовательно расположенные монохроматический источник 1 света,коллиматор 2 и светоделитель 3, делящий световой поток на две ветви, зеркало 4, установленное в одной ветви, голограммный компенсатор 5 и контролируемую деталь 6, установленные в другой ветви, объектив 7, диафрагму 8 и регистрирующий блок-экран 9. Голограммный компенсатор 5 выполнен в виде осевой голограммы сферического волнового фронта с радиусом кривизны R, равным в плоскости голограммы- Rm - RS , R 2 с возможностью установки ее рабочей поверхности от вершины контролируемой поверхности на расстоянии где Rm.Rs - соответственно радиусы кривизны меридионального и сагиттального сечеНий контролируемой поверхности. Устройство работает следующим образом.

Световой поток от монохроматического источника 1 света преобразуется коллиматором 2 в световой поток 5 плос.ким фронтом, который разделяется светоделителем 3 на два пучка: опорный, освещающий зеркало 4,. и рабочий, проходящий через голограммный компенсатор 5 и отражающийся от контролируемой детали б.

Голограммный компенса.тор 5 .при освещении его плоской волной, распространяющейся слева направо, восстанавливает в двух сопряженных порядках дифракции двесферические волны, одна из которых распределяется по нормалям к испытуемой торической поверхности, в меридиональном сечении, а другая распространяе.тся по нормалях к этой поверхности, в сагиттальном сечении. Поэтому волновой фронт в окрестности рассматриваемых сечений после отражения от контролируемой поверхности . распределяется в обратном.направлении.. В результате в двух взаимно перпендикулярных сечениях - меридиональном и сагиттальном - обеспечивает-: ся авто коллимационный ход лучей ,.дифрагиррванных в +1 порядках дифракций голограммы..

Информацию о качестве контролируемой поверхности несут участки и.н ерференционной картины, образованной в результате интерференции именно этих лучей с плоским опорным пучком.

;Наблюдаемая на экране 9 интерферендионная картина в случае совпадения, профилей контролируекмх сечений с расчетной формой имеет вид двух взаимно перпендикулярных равномерно освещенных полос. Отступления от заданной форкил в окрестности данных сечений шлзывают перераспределение интенсивности в картине интерференции. Бе расшифровка дает величину этих отступлений.

Контролируя ряд сечений торическо .поверхности, параллельных указ аняым, можно проверить качество все поверхности, при этом устройство контроля остается неизменным перемещается лишь контролируемая деталь б. у Вертикальная система полбе В1аявляет отступления от зашанной формы профиля сагиттального сечения а горизонтальная - Меридионального сечения.

Известное устройство позволяет кон тролиров ать одновременно два перпендикулярных сечения торической поверхности. . . . :

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛяАСФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, содержащее последовательно расположенные монохроматический источник света, коллиматор и светоделитель, делящий световой поток на две ветви, зеркало, установленное в одной ветви, голограммный компенсатор, установленный в.другой ветви, и регистрирующий блок, отличающееся тем, что, с целью контроля неосесимметричных поверхностей, преимущественно торических, голограммный компенсатор выполнен в виде осевой голограммы сферического волнового фронта срадиусом кривизны R, равным в ллоскости голограммы . R..5n..:.Bs., с возможностью установки ее рабочей поверхности от вершины контролируемой поверхности на расстоянии L-Ss-t-es., - 1 где Rnn,Rs - соответственно радиусы, i кр