Способ контроля кривизны поверхностей Советский патент 1987 года по МПК G01B9/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля формы плоских поверхностей, диффузно отражающих свет.

Цель изобретения - повьшение про-, изводительности процесса контроля, достигаемое за счет исключения необходимости фотографирования интерфе- ренционной картины и обработки негатива.

На чертеже изображена схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство состоит из лазера 1, светоделительного зеркала 2, плоского зеркала 3, линз 4 и 5 и фотопластинок 6 и 7, на которых предварительно вы- полнены голограммы двух пар коллими- рованных пучков, каждая из которых пересекается на контролируемой поверхности 8 под углом 0.

Способ осуществляют следующим образом.

Пучок лазера 1 делится зеркалом 2 на два пучка равной интенсивности. Длины оптических путей пучков от светоделителя, до контролируемой поверх- ности регулируются за счет расстояния между зеркалами 2 и 3 таким образом, чтобы в соответствии с длиной резонатора лазера и числом генерируемых продольных мод взаимная когерен35

ность двух пучков приближалась к ную. С помощью линз 4 и 5 получают асходящиеся пучки, которыми освещают поверхность фотопластинок б и 7. С записанных на них голограмм восста- о навливаются две пары коллимированных пучков, которые освещают контролируемую поверхность .8.

Казвдая пара пучкой образует на поверхности двухлучевую интерференцион- s ную картину. Картины, будучи взаимно некогерентными, складываются по интенсивности, образуя муаровые полосы. По отклонениям шага муаровых полос от рассчитываемого начального значения CQ оценивают угол наклона поверхности относительно эталонной поверхности.

За эталон при осуществлении предлагаемого способа можно принять любую вдеапьную поверхность, например плос- gg кость. Пусть форма контролируемой поверхности совпадает с идеальной плоскостью. Тогда каждая пара взаимно когерентных пучков образует при пересечении с поверхностью сетку интерференционных полос с шагом, равным

91

2sin-|

(1)

где i 1,2 - номер пары пучков;

А - длина волны излучения

лазера;

- углы между нормалью к идеальной плоскости и биссектрисами углов в . Интерференционные полосы разных систем будут параллельны друг другу при условии, что углы 0 и ср,- принадлежат одной плоскости, как показано на чертеже.

Так как пучки первой и второй пары взаимно некогерентны, то интерференционные картины будут двухлучевымй, а общая освещенность поверхности определяется сложением интенсивностей этих картин.

Следовательно, при разной величине шагов d будут наблюдаться муаровые полосы с шагом в -направлении, перпендикулярном интерференционным полосам

0

5

о

s Q

g

J di di

о.. - ---.

d, .- dj.

(2)

Подставляя (1) в (2), получим выражение шага муаровых полос через геометрические параметры схемы освещения, которое с учетом малости угла 0 имеет вид

j 2.1 )

в (coscfi - cosq,);

Величиной, характеризующей отклонение контролируемой поверхности от выбранной идеальной плоскости, служит величина угла и tf между ними в каждой точке поверхности. Формальными преобразованиями выражения (3) получаем следующую формулу для расчета величины utp на основе результатов измерений шага муаровых полос:

Лср С arcsin(|- f) - С, (4)

где д - пространственная частота муаровых полос, т.е. величина,

обратная f., --; м

С и Сд - константы, определяемые геометрией схемы освещения.

J

Картина муаровых полос в каждый

момент времени cooTBeTCTByet распределению углов наклона контролируемой

поверхности относительно идеальной плоскости.

Учитывая малую величину углов наклона дц, зависимость между ними и частотой полос можно считать линейной, упрощая, приведем зависимость (4) к виду

ЛЧ C f - С,, (5) где С - измененное значение константы.

Формулаиз обретения

Способ контроля кривизны поверхностей, заключающийся в том, что освещают контролируемую поверхность двумя взаимно когерентными коллими- рованными световыми пучками, пересекающимися на поверхности, наблюдают муаровую картину, образукядуюся при суперпозиции двух интерференционных картин, и по муаровой картине судят о кривизне поверхности, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с делью повышения производительности процесса контроля, одновременно с освещением

одной парой пучков поверхность освещают второй парой взаимно когерентных, но не когерентных с первой парой коллимированных световых пучков, пересекающихся на поверхности, и наблюдают.,муаровую картину, образующуюся при суперпозиции интерференционных картин, полученных от взаимодействия каждой из пар освещающих пучков на контролируемой поверхности.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля формы плоских поверхностей, диффузно отражающих свет. Целью изобретения является повьшение производительности процесса контроля, достигаемое за счет исключения необходимости фотографирования интерференционной картины и обработки негатива. Контролируемая поверхность освещается двумя парами коллимированных световых пучков, каждая из которых, образует на поверхности систему интерференционных полос. Поскольку пучки, принадлежащие разным парам, взаимно не.когерентны, наложение интер- . ференционных картин приводит к появлению муаровых полос, по виду которых судят о кривизне поверхностей. 1 ил. а оо со о 4 СП

Редактор А.Ревин

Составитель М.Семчуков Техред И.Попович

Заказ 3570/42Тираж 676Подписное

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

Корректор Н.Король