Микроинтерферометр для контроля шероховатости поверхностей Советский патент 1980 года по МПК G01B11/30 G01B9/02 

Изобретение относится к области конт рольно-измерительной техники и может быта использовано, в частности, для контроля шероховатости особотонкообработан 1ых деталей , высоты неровностей у кото рых менее О,ОЗ мкм. Наиболее близким техническим решением к изобретению является микроинтер- ферометр для контроля шероховатости поверхности, содержащей последовательно расположенные коллиматор, светоделитель для разделения светового потока на рабочую ветвь, имеющую объектив, и на ветвь сравнения, имеющую компенсационный элемент, объектив и элемент с поверхностью сравнения и зрительную тру- бу и . Недостатком известного микроинтерферометра является малое увеличение в направлении вдоль интерференционной полосы, вследствие чего неровности менее О,1 мкм не могут быть измерены с необходимой точностью. Целью изобретения является повьшение точности контроля. Поставленная цель достигается тем, что микроинтерферометр снабжен анаморфотной телескопической системой, расположенной между светоделителем и объективом зрительной трубы, Кроме того, анаморфотная телескопическая система вьшолнена в виде двух цилиндрических ахроматических линз, образующие цилиндров которых параллельны линии, соединяющей центры зрачков объективов обеих ветвей микроинтерферометра. На фиг. 1 - изображена принципиальная оптическая схема микрош терферометра; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - взаимное расположение зрачков объективов в плоскости зрачка микроинтерфер оме тра. Предлагаемъгй микро1штерферометр содержит коллиматор, состоящий из источника 1 света, конденсатора 2, диафрагмы 3 и объектива 4, светоделитель 5 для разделения светового потока на рабочую

ветвь, имеющую объект ив 6 с выходным зрачком 7т и на ветвь q:aBHeHHH, имеющую компенсационный элемент 8, обьек. тив 9 с выходным 9рачком 10, элемент 11с поверхностью с(1авнения, анаморфотную телескопическую систему 12, зритель ную трубу, состоящую из обьектива 13 и окуляфа 14. Контролируемая поверхность обозначена индексом 15.

Устройство работает следующим образом.

Пучок лучей от источника 1 света выходит из обьектива 4 коллиматора и является светоделителем 5 на два, один из которых проходит через светоделитель 5, другой отражается от него. Пучок лучей, прошедший через светоделитель 5, собирается объективом 9 в его фокусе на элементе 11 с повфхностью сравнения. Пучок лучей, отраженный от светоделителя 5, собирается в фокусе обьектива 6 на контролируемой поверхности 15. Пучки, отраженные от исследуемой поверхности 15 и поверхности сравнения элемента 11 идут обратно по тем же направлениям и, соединяясь насветоделителе 5, интерферируют, образую изображение интерференционных полос в бесконечности. Для получения интерференционных полос конечной ширины выходные зрачки 7 и 10 обеих ветвей интерферометра должны быть разведены друг относительно друга, и тогда интерференционные полосы, возникающие, в результате сложения двух пучков лучей, будут перпендикул5фны линии, соеди- няющей центры зрачков объективов 6 и 9 (см. фиг. 2 и З).

Изображение интерференционнъсс полос переносится анаморфотной телескоп1гческой системой 12 и объективом 13 зрительной трубы в фокальную плоскость окуляра 14. При этом введение между светоделителем и объективом зрительной трубы анаморфной телескопической системы 12 в виде двух цилиндрических ахроматических линз образующие цилиндров которъгх параллельны линии, соединяющей центры зрачков объективов (перпенди-улярны плоскости чертежа, см. фиг. 3), не вызывает изменения интерференционной картины, интер- ференционнъю полосы остаются той же

ширины. В поле зрения окуляра 14 одновременно виднъ изображение контролируемой поверхности 15 и интерференционные полосы. В тех местах, где полосы пересекают неровности (следы от обработки), они искривляются. При этом направление следов от обработки должно быть ориентирован.о перпендикулярно к интерф«фенцис«нъ1м полосам.

Погрешность измерений высоты неровностей на предложенном микроинтерферометре составляет 0,02 мкм вместо 0,04 мкм в прототипе.

Таким образом, предложенное решение позволит снизить погрешность измерений на 50% и расширить диапазон измеряемых неровностей до 14 класса шероховатости (0,03 мкм).

Формула изобретения

1.Микроинтерферометр для контроля шероховатости поверхностей, содержащий последовательно расположенные коллиматор, светоделитель для разделения светового потока на рабочую ветвь, имеющую объектив, и на ветвь сравнения, имею.щую компенсационньй элемент, объектив и элемент с поверхностью сравнения, и зрительную, трубу, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, он снабжен анаморфотной телескопической системой, расположенной между светоделителем и объективом зрительной трубъг.

2.Микроинтерферометр по п. 1, о т ли чающийся тем, чтс,анаморфотная телескопическая система выполнена в виде двух цилиндрических ахроматических линз, образующие цилиндров которък параллельны линии, соединяющей центры зрачков объективов обеих ветвей микроинтерферометра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Коломийцов Ю. В. и др. Оптические приборы, для измерения линейных и угловък величин в машиностроении. М.,Машиностроение 1964, с. 2О4-2О5 (прототип).