Интерференционный способ контроля асферических поверхностей Советский патент 1985 года по МПК G01B9/02 

11 Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для технологического и аттес тационного контроля асферических поверхностей в оптическом приборостроении. Цель изобретения - повышение точ ности и производительности контроля На чертеже изображена оптическая схема интерферометра, позволяющая производить измерения размеров интерференционных колец в полярной системе координат. Поворотная оптическая головка интерферометра содержит осветительную и измерительную системы. Осветительная система состоит из монохроматического источника 1 излучения, конденсора 2, диафрагмы 3,, све тоделителя 4, зеркал 5, 7 и 8, объективов 6 и 9, Измерительная система состоит из объективов 9, 6 и 10, зеркал 8, 7 и 5, светоделителя 4, окуляра 11 с сеткой 12, переключающегося зеркала 13, диафрагмы 14, рассеивагощен линзы 15, фотоприемника 16, лимба 17 угломерного устройства (не показано), служащего для отсчета углои поворота оптическ головки вокруг оси АА. Столик 18 сл жит для установки контролируемой де .тали 19 и концентрического мениска 20, Последний наложен на деталь своей эталонной поверхностью и касается ее в крайней световой зоне, определяемой световым диаметром D , Диаметр D2 детали несколько больше светового диаметра D по технологическим соображениям. Осветительная система формирует изображение источ ника 1 излучения с помощью конденсора 2 в плоскости диафрапчы 3, затем с помощьюсветоделителя 4, зеркал 5, 7 и 8, объективов 5 и 9 на оси АА. Это изображение служит источником для освещения эталонной и контролируемой поверхностей. Вход ной зрачок измерительной системы со мещен с изображением источника 1 излучения на оси АА. Изображение интерференционной картины, возникаю щей в воздушном промежутке между эт лонной и контролируемой поверхностями, проектируется объективами 6, и 10, зepкaлa fи 5, 7 и 8 в плоскост сетки 12 при настройке и визуальном контроле. При автоматическом контро ле в ход лучей пяоцится плоское зер 12 кало 13, Интерференционная картина в этом случае проектируется в плоскость диафрагмы 14, Рассеивающая линза 15 служит для равномерного распределения светового потока по рабочей поверхности фотоприемника 16. Контроль поверхности производят следующим образом. Сферическое пробное стекло в виде концентрического мениска 20 выполняют так, что радиус кривизны его эталонной поверхности равен сагиттальному радиусу кривизны крайней световой зоны контролируемой поверхности детали 19. Последнюю устанавливают на столик 18. Мениск 20 накладывают эталонной поверхностью на контролируемую поверхность детали 19, При этом центр кривизны г талонной поверхности мениска совмещается с сагиттальным центром кривизны крайней световой зоны контролируемой поверхности, лежащим на оптической оси детали 19. Воздушный зазор между контролируемой и эталонной поверхностями изменяется при таком расположении монотонно - от максимального в центре до нуля на краю детали. С помощью столика 18 деталь 19 с наложенным мениском 20 устанавливают так, чтобы центр кривизны эталонной поверхности мениска был совмещен с изображением диафрагмы 3, формируемым осветительной системой интерферометра и лежащим на оси АА поворота оптической головки. Таким образом осуществляют освещение эталонной и контролируемой поверхностей из центра кривизны эталонной поверхности. Наблюдение интерференционной картины, локализованной в промежутке между эталонной и контролируемой поверхностями, производится из центра кривизны эталонной поверхности, так как входной зрачок наблюдательной системы совмещают с выходным зрачком осветительной системы (изображением диафрагмы 3, лежащим на оси АА). Контроль формы поверхности производят только по размеру интерференционных колец, так как знак их порядков постоянен в пределах контролируемой площади поверхности детали благодаря тому, что эталонная поверхность мениска, выполненная с определенным радиусом, наложена на контролируемую поверхность и касается ее в крайней световой зоне детали, вследствие чего зазор между эталонной и контролируемой поверхностями изменяется монотонно. Измерение размеров интерференционных колец с помощью интерферометра, схема которого приведена на чертеже, производится в полярной системе координат. Угловой радиус интерференционного кольца определяется углом поворота оптической головки вокруг оси АА, отсчитываемым по лимбу 17 угломерного устройства. Угол поворота отсчитывается от оптической оси контролируемой поверхности, которая служит полярной осью. ГГолярный угол, определяющий радиус интерференционного кольца при визуальном способе контроля, отсчитывается по лимбу 17 при совмещении перекрестья окуляра 1 1 с серединой изображения кольца При автоматической регистрации полярный угол отсчитывается с помощью датчика (не показан), сопряженного с лимбом 17 угломерного устройства, при непрерывном повороте оптической головки в момент прохождения середины изображения интерференционного кольца относительно диафрагмы 14.

Точность измерений повышается благодаря тому, что в предлагаемом способе контроля крайняя световая зона контролируемой детали служит установочной базой для мениска, обеспечивающей определенное и воспроизводимое положение мениска относительно детали. Вследствие этого, влияние взаимного расположения детали и мениска 0 на изменение радиусов интерференционных колец исключается. Процесс измерений, вследствие этого, заключается лишь в определении угловых радиусов интерференционных колец, что дает возможность автоматизировать контроль асферических поверхностей. Касание детали и мениска обеспечи- / вает, кроме того, самоцентрирование мениска относительно детали и, следовательно, ускорение процесса установки за счет исключения операции по центровке мениска относительно детали.

Таким образом, применение предлагаемого интерференционного способа контроля асферических поверхностей позволяет повысить точность и производительность контроля.

ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ АСФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ с помощью сферического пробного ст ла, заключающийся в том, что вьтол няют сферическое пробное стекло в виде концентрического мениска с эт лонной поверхностью, освещают конт ролируемую и эталлоную поверхности мениска из центра кривизны эталонной поверхности мениска, наблюдают из этого же центра кривизны интерференционную картину, по которой производят контроль поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности контроля, эталонную поверхность мениска вьтолняют с радиусом, равным сагиттальному радиусу кривизны крайней световой зоны контролируемой поверхности, накладьшают мениск на контролируемую поверхность так, чтобы центр кривизны эталонной поверхности бып совмещен с сагиттальным центром кривизны крайней световой зоны контролируемой поверхности, и наблюдают интерференционную картину как результат наложения этих поверхностей. X