Устройство для бесконтактного контроля крупногабаритных астрономических асферических зеркал Советский патент 1980 года по МПК G01B11/24 

На фиг,1 изображена схема устройства; на фиг.2 - картина поля зрения телескопической систеIvOJ.

Устройство состоит из неподвижной телескопической системы 1 с микрометром 2 (спиральнЕлм или компенсаторнЕлм) , автоколлимационного подвижного измерительного блока 3, состоящего из объектива 4, пентапризмы 5, через которую прохсдят смешанный (зондирующий и отраженный от контролируемой поверхности) и опорный лучи, осветителя б подсвечивающей призмы 7, стеклянной пластины 8 с маркой, установленной в фокальной плоскости объектива, объектива коллиматора 9, светоделительного кубика 10, светофильтра 1 ограничительной диафрагмы 12, компенсатора 13,. сменного оптического клина 14, нейтрального светофильтра 15, пентаприэмы 16, Через которую проходит опорный луч, ртутного жидкого зеркала 17,направляющей 18 по которой перемещается автоколлимационный подвижный измерительный блок 3, вертикальных опор 19 и контролируемого зеркала 20.

Устройство для бесконтактного контроля крупногабаритных астрономических асферических зеркал работа следующим образом.

Автоколлимационннй подвижный измерительный блок 3 обеспечивает нормальное падение зондирующего светового пучка на контролируемую поверхность 20 в произвольной точке А диаметрального сечения. Его положение в направлении диаметра зеркала определяется по калиброванным меткам направляющей 18.

Марка пластины 8, подсвеченная осветителем б через подсвечивающую призму 7, служит источником зондирующего пучка, формируемого объективом коллиматора 9.

Перемещением объектива коллиматора 9 создается расхождение светового пучка, обеспечивающее нормальное падение лучей на контролируемую поверхность зеркала 20. Зондирующий пучок, ограниченный диафрагмой объектива 9, поступает в светоделительный кубик 10, в котором происходит разделение светового пучка на две части. Одна часть зондирующего светового пучка, несущего изображение марки, проходит через нейтральный светофильтр 15, пента.призму 16 и, отражаясь от поверх нести ртутного-жидкого зеркала 17, проходит в обратном направлении объектив коллиматора 9, пентапризму 5 и объектив 4. Далее она поступает в телескопическую систему 1, которая строит первое изображение марки в плоскости шкалы микрометра 2, совпадающей с фокаль

ной плоскостью телескопической системы 1.

Для компенсации расхождения зондирующего пучка, часть которого направляется к ртутному зеркалу 17 светофильтру 15 придается расчетная оптическая сила, чтобы на ртутное зеркало 17 падал и отражался от него параллельный пучок лучей.

Другая часть.зондирующего светового пучка проходит светофильтр 11, ограничительную диафрагму 12, компенсатор 13, сменный оптический клин 14 и падает на зеркало 20 в области точки А. Отражаясь,.световой пучок проходит в обратном направлении через все предыдущие оптические элементы, а также пентапризму 5 и объектив 4 и далее с помощью телескопической системы 1 строится второе изображение марки в ее фокальной плоскости, совпадающей со шкалой микрометра 2.

Первое изображение марки соответствует положению отвесной линии (параллельной оптической оси контролируемого зеркала при его горизонтальном положении), а второе - положению отраженного зондирующего пучка в контролируемой точке А зеркала.

С помощью компенсатора 13(с подвижными длиннофокусными линзами или поворотными клиньями) при использовании сменного оптического клина 14 можно совместить оба изображения светящихся марок в поле зрения телескопической системы 1 и микрометром 2 измерить уклонение одного изображения марки от другого.

При установке автоколлимационного подвижного измерительного блока 3 на направляющей 18 необходимо отклонить зондирующие световые пучки на разные углы от оптической оси зеркала. Поэтому, чтобы обеспечить необходимую точность измерения углов порядка 0,5 при рабочем диапазоне компенсатора 13 в пределах 15-20 необходимо применить набор эталонных сменных оптических клиньев 14, которые могут быть размещены на поворотной обойме (на чертеже не показана)..

В соответствии с уравнением профиля контролируемой псверхности расчетным путем определяется угол отклонения нормали в каждой выбранной точке А меридионального сечения зеркала 20 и .соответственно подбирается сменный оптический клин 14 и отсчет по шкале компенсатора 13.

Начальная установка направляюпге щей 18 по диаметру зеркала 20

выполняется с помощью регулировочных приспособлений (на чертеже не показаны), положение нульпункта инварной шкалы на направляющей 18 по отношению к контрольным меткам зеркала 20 определяется с помощью дополнительного оптического отвеса (на чертеже не показан).

По найденным отклонениям нормалей в соответствующих точках меридионального сечения зеркала может быть определен профиль его поверхности, например путем графического интегрирования.

Для контроля зеркала по другому диаметру его поворачивается на станке относительно вертикальной оси на заданный угол и операции повторяются. .

Предлагаемое устройство не требует тщательного горизонтирования зеркала, так как малый наклон его может внести лишь постоянную ошибк в отсчеты, которую можно выявить и исключить при обработке результатов измерений.

.Возможный прогиб направляющей приводит к весьма малым параллельным смещениям зондирующего снетового пучка, что не отражается на точности измерений.

Предложенное устройство может применяться для контроля крупногабаритных зеркал любого профиля в горизонтальном положении при минимальных размерах цехового помещения, ограниченного возможностями технологического процесса

Формула изобретения

Устройство для бесконтактного контроля крупногабаритных астрономических асферических зеркал, содержащее автоколлиматор и пентапризмы, отличающееся тем, что, с целью сокращения габаритов устройства при обеспечении контроля крупногабаритных зеркал в горизонтальном положении, оно снабжено

неподвижной телескопической системой с микрометром, автоколлимационным подвижным измерительным блоком, состоящим из объектива, пентапризмы/ через которую проходят смешанный

и опорный лучи, осветителя, подсвечивающей призмы, стеклянной пластины с маркой, установленной в фокальной плоскости объектива, объектива коллиматора, св етоделительного кубика, светофильтра, ограничительной диафрагма, компенсатора,

сменного оптического клина, нейтрального светофильтра, пентапризмы, через которую проходит опорный луч, и ртутного жидкого зеркала, причем

объектив неподвижной телескопической системы обращен к объективу автоколлимационного подвижного измерительного блока.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Романова М.Ф. Исследование параболлических зеркал методом Гартманна. Труды ГОИ, Л., 1927, с.13.

2. Авторское свидетельство СССР № 267084, кл. G 01 В 11/24, 1970 (прототип).