Интерферометр для измерения неплоскостности и непрямолинейности поверхностей Советский патент 1981 года по МПК G01B9/02 G01B11/24 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к приборам для измерения «еплрскостности и непрямолинейности доведенных шлифованных и шаброванных поверхностей как малой, так и большой протяженности, и может быть использовано, например, для измерения неплоскрстности и непрямолинейности поверочных плит и линеек, направляющих станков и т.д. Известен интерферометр для измере ния неплоскостности и непрямолинейнести поверхностей, содержащий источник света и расположенные по ходу светового луча расширитель светового луча, формирователь йнформационногсэ и референтного световых лучей, расположённый перед контролируемой поверхностью и выполненный в виде проз рачноЯ дифракционной решетки, смеситель информационного и референтного световых лучей, расположенный за контролируемой поверхностью и выполненный в виде прозрачной дифракционной решетки, и наблюдательную систему с отсчетйым устройством ClJ. . .-Недостатками этрго интерферометра являются низкая разрешающая способность и точность измерения и малая длина контролируемых поверхностей. Наиболее близким устройством по своей технической сущности к изобретению является интерферометр для измерения неплоскостности и непрямолинейности поверхностей, содержащий источник света и расположенные по ходу светового луча светоделительную пластину, делящую световой луч на две ветки, расположенные в одной из ветвей формирователь информационного и референтного световых лучей и отражатель информационного и референтного световых лучей, и расположенную в другой из ветвей наблюдательную систему 2 . формирователь информационного и референтного световых лучей расположен перёд контролируемой поверхностью и выполнен в виде двух зеркгш. Отражатель информационного и референтного световых лучей расположен за контролируемой поверхностью и вьтолнен в виде двух зеркал. Недостаткс1ми известного устройства является недостаточно высокая точность измерения, вследствие прохождения информационного и референтного световых лучей на некотором удалении друг от друга, сложная оптическая сх ма совмещения информационного и рефе рентного световых лучей и малая шири на контролируемой поверхности из-за деления в формирователе сечения светового луча, вышедшего из расширител щополам. Цель изобретения - повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем что и формирователь и отражатель информационного и референтного световых лучей выполнены в виде оптического клина, у которого на переднюю п ходу светового луча поверхность нанесено светоделительное покрытие, а на заднюю поверхность - отражающее покрытие.. На чертеже изображена принципиаль ная схема интерферометра для измерения неплоскостности и непрямолинейности поверхностей. Интерферометр содержит источник 1 света, диафрагму 2 и расположенные по ходу светового луча светоделитель ную пластину 3, делящую световой луч на две ветви, расположенные в одной из ветвей расширитель 4 светового лу ча, выполненный в виде объектива, формирователь 5 информационного и ре ферентного световых лучей и отражатель 6 информационного и референтного световых .лучей и расположенную в другой из ветвей дис1фрагму 7 и наблюдательную систему 8. И формирователь и отражатель информационного и референтного световых лучей выполнены в виде оптического клина, у которого на переднюю по ходу светового луча поверхность нанесено светоделительное покрытие, а на заднюю поверхность - отражающее покрытие. Интерферометр работает следуиадим образом. Источник 1 света направляет свето вой ,луч на диафрагму 2. Вышедший из диафрагмы 2 световой луч отклоняется светоделительной пластиной 3 и направляется в расширитель 4 светового луча. Расширенный и ллимированный световой луч направляется далее на формирователь 5 информационного и референтного световых лучей, выполненного в виде оптического клина. Часть светового луча отражается от передней поверхности оптического кли на и образуя информационный светово луч,направляется под углом oi- на контролируемую поверхность 9. Другая часть светового луча проходит в оптический клин, отражается от его згщней поверхности, выходит из оптическогО клина и, образуя референтный световой луч, направляется парал лельно контролируемой поверхности на отражатель б информационного и референтного световых лучей, выполненного в виде оптического клина. Отразившись от передней поверхности этого оптического клина референтный световой луч направляется в строго обратном направлении в формирователь 5 информационного и референтного световых лучей, выполненных в виде оптического клина, проходит в него, отражается от его задней поверхности и выходит из клина через его переднюю поверхность. Информационный световой луч,отразившись от контролируемой по-веркности 9, направляется в отражатель б информационного и референтного световых лучей, выполненных в виде оптического клина, входит в него, отражается от его задней поверхности и направляется в строго обратном направлении снова на контролируемую поверхность 9, а затем на формирователь 5 информационного и референтного световых лучейi возвратившийся информационный световой луч отражается от передней поверхности этого формирователя 5,интерферирует с возвратившимся референтным световым лучом и направляется совместно с ним в расширитель 4 светового луча, пройдя который интерферирующие световые лучи (информационный и референтный) направляются на диафрагму 7, а затем в наблюдательную систему 8. При измерении неплоскостности или непрямолинейности поверхностей происходит следующее. Из расширителя 4 светового луча выходит расширенный и коллимиро.ванный световой луч, имеющий плоский волновой фронт. После деления этого светового луча формирователем 5 на референтный и информационный световые лучи плоский волновой фронт в референтном луче сохраняется, а в информационном световом луче, вследствие его взаимодействия с контролируемой поверхностью 9, волновой фронт претерпевает дважды искажения, пропорциональные макрои микронеровностям контролируемой поверхности 9. Искажение волнового фронта информационного светового луча визуализируется в наблюдательной системе 8 в виде искривления полос интерференционной картины, при этом искривление полос интерференционной картины на ширину одной интерференционной полосы соответствует непрямолинейности или неплоскостности контролируемой поверхности i,j . , л где Л--длина волны источника 1 света, а об- угол между информационным световым лучом и контролируемой поверхностью 9. Использование в качестве формирователя 5 и отражателя б информацион.ного и референтного световых лучей оптических клиньев позволяет получить цену деления одной интерференционной полосы, кратную целому числу микрометров; уравнять длину референтного