Интерферометр для контроля формы асферических поверхностей Советский патент 1987 года по МПК G01B9/02 G01B11/24 

11.2

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для контроля формы асферических поверхностей.

Цель изобретения - контроль по- верхностей с большим градиентом асферичности за счет выполнения измерительной системы интерферометра в виде отдельной оптической системы с

одновременным увеличением относйтель Ного отверстия входного объектива по сравнению с относительным отверстием выходного объектива осветительной Системы и совмещением фокусй входного объектива измерительной системы интерферометра с эталонной поверхностью пробного стекла, что позволяет уменьшить виньетирование интерферирующих пучков и повысить качество изображения измерительной системы независимо от положения интерференционной картины относительно входно- Го зрачка интерферометра.

На чертеже приведена оптическая схема интерферометра для контроля формы асферических поверхностей.

Интерферометр содержит повторную сканирующую головку, состоящую из

осветительной и измерительной систем

Осветительная система состоит из монохроматического источника 1 света расположенных по ходу луча конденсора 2, диафрагмы 3, входного объектива 4, плоского зеркала 5, выходного объектива 6, светоделителя 7. Диа- фрагма 3 установлена в фокусе входни- го объектива 4, ее изображение (входной зрачок интерферометра) находится в фокусе выходного объектива 6 и совмещено с осью 00 поворота сканирую- ей головки.

Измерительная система состоит из плоского зеркала 8, входного объектива 9, плоского зеркала 10, выходного объектива 11, плоских зеркал 12 - 4 сетки 15 и окуляра 16, переключающе-гося плоского зеркала 17, диафрагмы 18, рассеивающей линзы 19 и фотоприемника 20. Относительное отверстие входного объектива 9 измерительной системы превьппает не менее чем в два раза относительное отверстие выходного объектива 6 осветительной системы .

Подъемный столик 21 служит для установки контролируемой детали 22 и сферического пробного стекла 23. Де- ,таль 22 и пробное стекло 23 с по

5

0

5

0

0

5 о 5

12

мощью столика 21 устанавливаются так, что центр кривизны эталонной поверхности пробного стекла 23 совмещается с выходным зрачком интерферометра..

Детали 22 и 24 и пробные стекла 23 и 25 показаны при контроле детали с вогнутой и вьшуклой поверхностями соответственно.

Интерферометр работает следующим образом.

Свет от монохроматического источника 1 конденсором 2 направляется в диафрагму 3, установленную в фокусе 7 входного объектива 4 осветительной системы. С помощью плоского зеркала 5, выходного объектива 6 и светоделителя 7 изображение диафрагмы 3 формируется в фокусе Fg объектива 6, совмещенного с осью 00 поворота сканирующей головки. Лучи проходят пробное сферическое стекло 23 не преломляясь, так как центр кривизны эталонной поверхности пробного стекла 23 совмещен с изображением диафрагмы 3 осветительной системы и, отразившись от этгшонной поверхности пробного стекла 23 и контролируемой поверхности детали 22, интерферируют, образуя интерференционную картину, локализованную в воздушном промежутке между эталонной поверхностью пробного стекла 23 и деталью 22. Интерферирующие лучи, пройдя светоделитель 7 и отразившись от плоского зеркала 8, попадают во входной объектив 9 измерительной системы, фокус которого совмеш.ен с поверхностью локализации интерференционной картины. С помощью плоского зеркала i О, выходного объектива 11, плоских зеркал 12 - 14 изображение интерференционных колец проектируется в фокальную плоскость объектива 11, где помещена сетка f5, и рассматривается с помощью окуляра 16. При автоматическом режиме контроля в ход лучей вводится плоское зеркало 17, интерф§рен- ционные кольца проектируются в плоскость диафрагмы 18, находящейся в фокальной плоскости объектива 11. Рассеивающая линза 19 служит для равномерного распределения светового потока по рабочей поверхности фотоприемника 20, с помощью которого производится измерение радиусов интерференционных колец.

Для обеспечения необходимого качества изображения измерительной

31

системы независимо от знака и величины радиуса кривизны эталонной поверхности пробного стекла входной объектив 9 выполнен с возможностью перемещения вдоль оптической оси для- сов мещения фокуса объектива 9с поверхностью локализации интерференционных колец. Выполнение объектива 9 сменным (с различнь ми фокусными расстояниями) позволяет дополнительно расширить диапазон вершинных радиусов контролируемых поверхностей. Для по- вьш1ения чувствительности измерения радиусов интерференционных колец увеличение системы объективов 9 и П измерительной системы вьшолняют не менее 1 .

Интерферометр позволяет контролировать асферические поверхности с градиентом до 27 мкм/мм для поверхностей с радиусами ближайшей сферы в пределах ±300 мм и до 20 мкм/мм для поверхностей с радиусами ближайшей сферы от -600 до -300 мм. Увеличение объективов измерительной системы составляет 2 для поверхностей с радиусами ближайшей сферы в пределах ±300 мм и 1,5 для поверхностей с радиусами ближайшей сферы от -600 до -300 мм.

Формула изобретения

Интерферометр для контроля формы асферических поверхностей, содержащий сканирующую головку, состоящую из осветительной системы, включающей последовательно установленные монохроматический источник света,

Редактор М.Бланар .Заказ 608/46

Составитель Л.Лобзова Техред А.Кравчук

Корректор О

Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

0

5

0

5

0

5

конденсатор, диафрагму, входной и выходной объективы, формирующие изобралсение центра диафрагмы на оптической оси осветительной системы, из измерительной системы с регистрирующим блоком и из светоделителя, совмещающего оптические оси осветительной и измерительной систем в оптическую ось сканирующей головки, и установленную с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оптической оси сканирующей головки и пересекающей ее в точке изображения центра диафрагмы осветительной системы, и пробное сферическое стекло в виде концентрического мениска, расположенное так, что вершина его эталонной поверхности совмещена с плоскостью, перпендикулярной оси поворота сканирующей головки и проходящей через ее оптическую ось, а центр кривизны эталонной поверхности совмещен с изображением центра диафрагмы осветительной системы, отличающийся тем, что,, с целью контроля поверхностей с большим градиентом асферичности, он снабжен вторыми входным и выходным объективами, расположенными в измерительной системе так, что фокус второго входного объектива совмещен с эталонной поверхностью пробного стекла, второй вход- ной объектив выполнен с относительным отверстием, большим не менее чем в два раза относительного отверстия выходного объектива осветительной системы, а светоделитель установлен между выходным объективом осветительной системы и пробным стеклом.

Корректор О.Луговая

Изобретение относится к измери- тельной технике. Цель изобретения - контроль поверхностей с большим гра- .диентом асферичности. Интерферометр включает поворотную сканирующую головку, состоящую из осветительной и измерительной систем и из светоделителя 7, пробное сферическое стекле у, 23 в виде концентрического мениска, центр кривизны эталонной поверхности которого совмещен с изображением центра диафрагмы 3 осветительной системы. В измерительной системе установлены входной 9 и выходной 11 объективы так, что фокус входного объектива 9 совмещен с эталонной поверхностью пробного стекла 23. Относительное отверстие входного объектива 9 измерительной системы выполнено большим не менее чем в два раза относительного отверстия выходного объектива 6 осветительной системы. Светоделитель 7 установлен между выходным объективом 6 осветительной системы и пробным стеклом 23. 1 ил. 10 с (С (Л с