Способ измерения профиля выпуклых оптических поверхностей вращения Советский патент 1987 года по МПК G01B11/24 G01B9/02 

Изобретение относится к итмери- тельной технике и может использоваться при контроле профиля обрабатываемых или обработанных выпуклых поверхностей вращения оптических деталей. Целью изобретения является повышение точности и производительности измерения профиля.

Указанная цель достигается за счет формирования более низкой пространственной частоты интерференционной картины определения максимальной величины астигматизма контролируемой оптической поверхности.

На чертеже приведена принципиальная оптическая схема поясняющая способ.

Схема содержит лазер 1, телескопическую систему 2, полупрозрачное зеркало 3, -делящее пучок света лазера на два пучка, зеркала 4 и 5, направляющие разделенные пучки на контролируемую поверхность под прямым углом друг к другу и к оси вращения контролируемой детали, свето- делительную призму 6, светоделитель- ная грань которой расположена над вершиной контролируемой детали, и зкран 7, на котором наблюдают интерференционную картину взаимодейству- пучков света. Также показана контролируемая деталь 8.

Измерения данным способом выполняют следующим образом.

Предварительно устанавливают деталь таким образом, чтобы ее оптическая ось совпадала с осью ее вращения .

Четырехзеркальный интерферометр типа интерферометра Цендера-Маха, образованный полупрозрачным зеркалом 3, зеркалами 4, 5 и светодели- тельной призмой 6, располагают таким образом, чтобы геометрический центр светоделительнор призмы 6 был расположен на оси вращения призмы, а сама призма находилась над вершиной контролируемой детали 8. После зтого пучок света лазера 1 коллимируют телескопической системой 2, делят его светоделительной пластинкой 3 на два пучка, которые с помощью зеркал 4 и 5 направляют под прямым углом на контролируемую деталь 8.

После отражения обоих пучков от эзаимно перпендикулярных участков контро.пируемой поверхности их соеди- 1шют на светоделительной призме 6.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Интерференционную картину взаимодействия обоих пучков наблюдают на матовом экране 7, параметры этой картины (расстояние между центрами полос) измеряют с помощью измерительного микроскопа.

Интерференционная картина, наблюдаемая на экране, представляет собой результат взаимодействия двух пучков лучей, отраженных от исследуемой поверхности в двух взаимно пер- пендикулярных направлениях, поэтому вид интерференционной картины зависит от разности радиусов кривизны поверхности в двух взаимно перпендикулярных сечениях, проходящих через оптическую ось поверхности, т.е. от астигматизма этой поверхности.

Если астигматизм оптической по- верхности детали 8 отсутствует, то оба пучка лучей, отраженных от измеряемой поверхности в двух взаимно перпендикулярных диаметральных сечениях, имеют совершенно одинаковую структуру,на экране 7 наблюдается бесконечно широкая интерференционная полоса. При вращении контролируемой поверхности вокруг оси симметрии структура пучков сохраняется неизменной. Если поверхность обладает астигматизмом, то вид .интерференционной картины определяется величиной астигматизма, поскольку пучки, падающие на измеряемую поверхность в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, отражаются под различными углами, так как кривизна поверхности в этих плоскостях различна. Таким образом, в результате интерференции эти лучи образуют на экране 7 интерференционную картину Б виде искривленных полос, являющихся дугами окружностей, центр которых приблизительно совпадает с центром кривизны контролируемой поверхности. Частота полос согласно способу невелика, поскольку она зависит не от радиуса кривизны поверхности, а от разности радиусов в двух взаимно перпендикулярных сечениях. При повороте детали вокруг ее оптической оси частота полос увеличивается и достигает максимального значения в том случае, когда астигматические оси детали 8 совпадают с оптическими осями осветительных ветвей интерферометра, при таком поло - жении контролируемой детали определяют величину астигматизма ее поверхности.

По полученному значению астигматизма судят об отклонении профиля контролируемой поверхности.

Формула изобретения Способ измерения профиля выпуклых оптических поверхностей вращения, закл очающийся в том, что делят пучок света на два, направляют один из разделенных пучков на измеряемую поверхность перпендикулярно к оси ее вращения, соединяют разделенные пуч

ки, наблюдают интерференционную картину, возникающую в результате взаимодействия пучков света, и о профиле контролируемой поверхности судят по параметрам интерференционной картины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности измерения, вто- , рой из разделенных пучков также направляют на измеряемую поверхность перпендикулярно первому пучку и оси вращения контролируемой поверхности и поворачивают контролируемую поверхность, вокруг оси ее вращения.

Изобретение позволяет контролировать профиль обрабатываемых или обработанных выпуклых поверхностей вращения оптических деталей. Целью изобретения является повышение точности и производительности измерения за счет формирования более низкой пространственной частоты интерференционной картины и определения максимальной величины астигматизма контролируемой оптической поверхности. Коллимированный пучок света лазера делят на два пучка и направляют их вдоль двух взаимно перпендикулярных направлений на контролируемую поверхность выпуклой оптической детали. Отраженные от нее пучки соединяют полупрозрачной призмой и интерференционную картину наблюдают на матовом экране. Частота полос зависит от разности радиусов кривизны в двух взаимно перпендикулярньпс направлениях. При повороте детали вокруг ее оси вращения частота полос изменяется, достигая максимального значения, когда астигматические оси контролируемой детали совпадают с оптическими осями обеих ветвей интерферометра. Измеряют при этом величину астигматизма контролируемой поверхности и по полученному значению судят об отклонении ее профиля. 1 ил. (Л CAD СО О5 сл 4;;