Интерферометр для контроля формы плоских шлифованных поверхностей изделий Советский патент 1982 года по МПК G01B9/02 G01B11/24 

(5) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФОРМЫ ПЛОСКИХ ШЛИФОВАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИЗДЕЛИЙ

I

Изобретение относится к контроль- но-измерительной технике, предназ- . начено для контроля формы плоских шлифованных поверхностей, и может быть использовано преимущественно в производстве занятом изготовлением оптических деталей.

Известно устройство для контроля формы плоских шлифованных поверхностей, содержащее коллиматор и зрительную трубу t.

Недостатком известного устройства является невозмож ность получения количественных данных о форме контролируемой поверхности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является интерферометр для контроля формы плоских шлифованных поверхностей изделий, содержащий осветительную систему, выполненную 8 виде установленных один за другим источника когерентного излучения и формирователя плоского волнового

фронта, платформу, установленную с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оптической оси осветительной системы, и предназначенную для размещения на ней изделия с возможностью ориентации его контролируемой поверхностью параллельно оси поворота платформы, плоское зеркало и регистратор интерференционной картины 2J.

to

Недостатке известного интерферометра является низкая точность контроля, обусловленная невозможностью плавного изменения угла падения лучей на контролируемую поверх 5ность, что не позволяет реализовать максимальную чувствительность измерений в каждом конкретном случае, а также за счет изменения контраста получаемой интерференционной картиКны при Изменении чувствит ельности измерений.

Цель изобретения - повышение точности контроля. Указанная цель достигается тем, что интерферометр снабжен светоделителем, установленным за осветительно системой так, что он делит выходящее из нее излучение на два пространственно-paвнесенных пучка, и двухзеркальным обратным отражателем, размещенным в ходе JiyMevI одного из пучков с возможностью поворота вокруг оси, параллельной его ребру и перпен дикулярной оси этого пучка, плоское зеркало установлено на платформе параллельно оси ее поворота в ходе лучей другого пучка с возможность ориентации зеркала перпендикулярно контролируемой поверхности изделия, а двухзеркальный отражатель ориентирован так, что оба пучка поступают в регистратор интерференционной картины объединенными. На чертеже приведена принципиальная схема интерферометра. Интерферометр содержит осветительную систему, выполненнуюв виде установленных один за другим источника 1 когерентного излучения и фор мирователя 2 плоского волнового фро jта , светоделитель 3, плоское зеркало Ч, двухзеркальный обратный отражатель 5, регистратор 6 интерференционной картины и платформу 7«предназначенную для размещения на ней и делия 8 с контролируемой плоской шлифованной поверхностью 9Источник 1 когерентного излучени может быть выполнен в виде лазера. этом случае формирователь 2 плоског волнового фронта представляет собой телескопическую систему. Платформа 7 установЬена с возможностью поворо та вокруг оси, перпендикулярной опт ческой оси осветительной системы. Светоделитель 3 установлен за освет тельной системой так, что ок делит выходящее из нее излучение на два пространственно разнесенных пучка. Двухзеркальный обратный отражате 5 размещен в хэде лучей одного из пучков с возможностью поворота вокр оси, параллельной его ребру и перпендикулярной оси этого пучка. Изде . лие 8 размещается на платформе 7 в ходе лучей второго пучка и ориентируется контролируемой поверхностью параллельно оси поворота платформы 7. Плоское зеркало t установлено на платформе 7 параллельно оси его поворота в ходе лучей второго пучка и ориентируется перпендикулярно контролируемой поверхности 9Двухзеркальный отражатель 5 ориентирован так, что оба пучка поступают в регистратор 6 интерференционной картины объединенными. Интерферометр работает следующим образом. Излучение от источника 1 проходит формирователь 2 и падает на сЪетоделитель 3, который делит его на два пучка. Один из пучков поступает в двухзеркальный отражатель 5, а второй пучок попадает на контродируемую поверхность 9 под некоторым углом к ней. Отражатель 5 смещает поступающий в него пучок параллельно самому себе на величину, превышающую диаметр пучка, и направляет его вновь на светоделитель 3- Контролируемая поверхность 9 отражает часть падающего на нее пучка (зеркальная составляющая) под углом i, равным углу i. Зеркало k направляет зеркальную составляющую на светоделитель 3 в направлении, параллельном направлению падающего на поверхность 9 пучка. Объединившись на светоделителе пучка интерферируют и поступают в регистратор 6 интерференционной картины. Регистрируемая интерференционная картина несет информацию об ошибках формы контролируемой поверхности 9. Поворотом платформы 7 устанавливают требуемую чувствительность измерений, которая определяется углом падения пучка лучей на поверхность 9. При этом цена одной интерференционйой полосы равна Д, / 2.CGS 1) где Х- длина волны используемого излу- . чения. Отраженная зеркальная составляющая параллельного пучка лучей,падающего на шлифованную поверхность со средней высотой микронеровностей , возникает при угле падения i,, определяемом выражением COSIQ Л-/Ьср, а.интенсивность зеркальной составляющей увеличивается с увеличением угла падения пучка на шлифованную поверхность. Поэтому платформу 7 поворачивают в такое положение, при котором интенсивность зеркальной составляющей отраженной от контролируемой поверхности 9 принимает минимально допустимое значение, достаточное для регистрации интерференционной картины, получая тем са5мым максимально возможную, для данной высоты микронеровностей поверхности 9. чувствительность измерений. Для обеспечения максимально возможного контраста регистрируемой интерференционной картины отражател 5 поворачивают в такое положение, при котором интенсивность выходящего из него пучка лучей принимает значение, равное интенсивности зеркалькой составляющей (изменение интенсивности происходит за счет изме нения коэффициентов отражения зеркал отражателя 5 обусловленного изменением углов падения на них пуч ка лучей при повороте отражателя 5) Предлагаемое устройство позволяет также оценить и среднюю высоту микронеровностей hpo контролируемой поверхности Э- Для этого пучок лучей, поступающий в отражатель 5 перекрывают непрозрачным экраном (экран показан пунктиром), а платформу 7 поворачивают в положение,при котором интенсивность зеркальной сос тавляющей близка к нулю. Затем изме ряют угол io падения пучка лучей на контролируемую поверхность 9. а величину средней высоты микронеровностей hep определяют по формуле ср COS 1 Снабжение известного интерферометра светоделителем 3 и двухзеркаль ным обратным отражателем 5 позволяет повысить точность контроля плоских шлифованных поверхностей изделий за счет обеспечения максимально возможной, для данной высоты микронеровностей, чувствительности контроля и максимально высокого контраста регистрируемой интерференционной картины. 36 Формула изобретения Интерферометр для контроля формы плоских шлифованных поверхностей изделий, содержащий осветительную систему, выполненную в виде установ ленных один за другим источника когерентного излучения и формирователя плоского волнового фронта, платформу, установленную с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оптической оси осветительной системы, и предназначенную для размещения на ней изделия с возможностью ориентации его контролируемой поверхностью параллельно оси поворота платформы, плоское зеркало и регистратор интерференционной картины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, он снабжен светоделителем, установленным за осветительной системой так, что он делит выходящее из нее излучение на два пространственно-разнесенных пучка, и двухзеркальным обратным отражателем, размещенным в ходе лучей одного из пучков с возможностью поворота вокруг оси, параллельной его ребру и перпендикулярной оси этого пучка, плоское зеркало установлено на платформе параллельно оси ее поворота в ходе лучей другого пучка с возможностью ориентации зеркала перпендикулярно контролируемой поверхности изделия, а двухзеркальный отражатель ориентирован так, что оба пучка поступают в регистратор интерференционной картины обьединенными. Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе К Кривовяз Л.М., Пуряев Д.Т., наменская М.А, Практика оптической змерительной лаборатории. М., Маиностроение, 1976, с. 78-80.. 2. Appl. Opt. Vol. 17, №5, 1978, p. (прототип).