Интерферометр для контроля качества плоских поверхностей Советский патент 1986 года по МПК G01B9/02 

f

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике.и может быть использовано для контроля качества плоских поверхностей объектов в частности для контроля отклонений от плоскостности шероховатых поверхностей объектов сложной конфигурации,

Цель изобретения - повьшение точности контроля путем устранения искажений интерференционной картины.

На фиг. I представлена принципиальная схема интерферометра; на фиг. 2 - расчет оптической длины хода в светоделителе и светосоедини- теле.

Интерферометр содержит последовательно расположенные осветительную систему, включающую.лазер 1 и телескопическую систему 2, зеркало 3 и светоделитель 4, зеркальный элемент 5, установленный в пучке, отраженном от светоделителя, держатель 6 объекта, установленный в пучке, прошедшем через светоделитель 4, свето- соединитель 7, расположенный в плоскости пересечения интерферирующих пучков, зеркало 8, оптически связанное со светосоединителем 7 и объективом 9 наблюдательной системы, включающей также механический узел 10 для ввода и вывода линзы 11 из потока излучения, и регистратор 12 интерференционной картины. Светоделитель 4 и светосоединитель 7 выполнены клиновидными и ориентированы в потоке излучения так, что сумма расстояния по ходу излучения между отражающей поверхностью светоделителя 4 и элементом 5 и расстояния по ходу излучения между элементом 5 и светосоединителем 7 равна сумме оптической длины хода излучения в светоделителе 4, расстояния по ходу излучения от светоделителя 4 до держателя 6 объекта, расстояния по ходу излучения от держателя 6 объекта до светосоеди нителя 7 и оптической длины хода излучения в светосоединителе 7, I

Интерферометр работает следующим

образом.

Излучение лазера 1 проходит телескопическую систему 2, формирующую квазиплоский волновой фронт, и отклоняется зеркалом 3. на светоделитель 4, где разделяется на опорный и рабочий пучки. Опорный пучок образуется при отражении от светоделителя

- 10

231400

4, затем он, проходит к зеркальному элементу 5, отражается от него, проходит к светосоединителю 7, отражается от него и с помощью зеркала 8

5 попадает в наблюдательную систему. Рабочий пучок проходит светоделитель 4, отклоняется и наклонно падает на держатель 6 объекта,на котором устанавливается контролируемая деталь. После отражения от контролируемой поверхности рабочий пучок проходит светосоединитель 7, совме- щается с образцовьм пучком и интерферирует с ним. Затем оба пучка на 5 правляются зеркалом 8.в наблюдательную систему, объектив 9 которой формирует интерференционную картину в плоскости регистратора 12, Линза 11 вводится с помощью узла 10 в по20 ток излучения интерферирующих пучков так, что в, плоскости 12 наблюдает- . ся совпадение изображений зрачков рабочего и образцового пучков интерферометра. Совмещение изображений зрачков осуществляется поворотом держателя 6 относительно. двзгх взаимно перпендикулярных осей, лежащих в плоскости. Параллельной зеркальному элементу 5,

25

30 .

Светоделитель 4 и светосоединитель 7 расположены в потоке излучения так, что обеспечивается одинаковая длина хода излучения в рабочем и образцовом пучках для исклю чения влияния аберраций осветительной системы

AB+BC ED-i-EF+n(AD+FC) ,

(I)

где п - показатель преломления материала светоделителя 4 и светосоединителя 7. Угол iff падения излучения на контролируемую поверхность, обеспечивающий получение регулярного волнового фронта для данной шероховатости, является исходной величиной для расчета параметров схемы, удовлетворяющих условию (1), Оптическая длина хода в светоделителе и светосоедини- теле для осевого луча (фиг, 2)

n-d COS 0

i5in {9 + 8 + ii) r-T, (2)

55 где d - толщина светоделителя и светосоединителя по нормали к отражающей поверхности в точке А;

Э - угол клина;

о - угол отклонения пучка после

прохождения клина; i, - угол падения пучка на отражающую поверхность клина. Так как , , , , то из условия (1) с учетом выражения (2) получают

n-d-cos 0

(9111(е+1кУ

Исходя из i,, , d , 0 , находят кон- структивные параметры схемы, при выполнении условия (3).

Для удобства совмещения контролируемой поверхности детали с точкой Е, .соответствующей равенству длин хода излучения в рабочем и обра-зцо- вом пучках, на задней стенке интерферометра можно нанести визирную линию К-К.

Совмещение изображений зрачков рабочего и образцового пучков при введении линзы 11 с помощью поворота держателя 6 позволяет после вывода линзы 11 с помощью механизма 10 наблюдать интерференционную картину. Частота и ориентация полос настраивается, с помощью соответствующих наклонов держателя 6. Кривизна полос характеризует отступление от плоскостности поверхности, причем цена полосы К определяется выражением:

к

2 cosibj,

где Л - длина волны излучения лазера 1 .

а5

10

- а

15

20

25

3.0

35

40

Формула изобретения

Интерферометр для контроля качества плоских поверхностей объектов, содержащий последовательно расположенные осветительную систему и светоделитель, зеркальный элемент, установленный в пучке, отраженном от светоделителя, держатель объекта, установленный в пучке, прошедщем через светоделитель, светосоедини- тель, расположенный в плоскости пересечения интерферирующих пучков, и наблюдательную систему, содержащую объёкт йв и регистратор интерференционной картинь, о т л и ч а ю щ и и 1 с-я тем, что с целью повьшения точности контроля, он снабжен линзой, расположенной перед регистратором на таком расстоянии от него, что задний фокус, объектива сопряжен с приемной плоскостью регистратора, механическим узлом для ввода и вывода линзы из потока излучения и двумя зеркалами, одно из которых оптически связано с осветителем и светоделителем, а. другие - с объективом и светосоеди- нителем, а светоделитель и светосое- динитель выполнены клиновидными и ориентированы в потоке излучения так, что сумма расстояния по ходу излучения между отражающей поверхностью св е- тоделителя и зеркальным элементом и расстояния по ходу излучения между зеркальным элементом и светосоедини- телем равна сумме оптической длины хода излучения в светоделителе, рас- стояния по ходу излучения от светоделителя до держателя объекта, расстояния по ходу излучения от держателя объекта до еветосоединителя и оптической длины хода излучег я в свето- соединителе.

в

Ф

срие.2

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и используется для кон-троля качества плоских поверхностей объектов .Цель изобретения - повышение точности контроля - достигается путем устранения искажений интерференционной картины. Опорный пучок, образующийся при отражении от светоделителя, проходит через зеркальный элемент и светосое- динителъ к наблюдательной системе. Рабочий пучок проходит через светоделитель, объект, расположенный в держателеj и светосоединитель, где совмещается с образцовым пучком и интерферирует с ним. Светосоединитель и светоделитель расположены в потоке излучения так, что обеспечивается одинаковая длина хода излучения в рабочем, и образцовом пучках для исключения аберраций осветительной системы. При совмещении изображения зрачков рабочего и образцового пучков при введении линзы с помощью поворота держателя после вывода линзы с помощью механизма наблюдается интерференционная картина, кривизна тела которой характеризует отступление от плоскости. 2 ил. с S (Л