Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
одного точечного источника
мой. В результате на экране возникают кольца Хайдингера, центр которых совпадает с осью системы или смещен от нее в зависимости от того, отсутствует или имеется клин у пластины. Приближенное выражение, связывающее смещение d центра колец и угол А клина, имеет вид
d =cIN2 г2 Aji, (1.30)
где N — коэффициент преломления стекла; г — расстояние от источника до детали; t — толщина пластины по центру. Например, для Л = 1"; Л/ == 1,5; г= 1000 мм и ^=IO мм смещение d = 2,25 мм и может быть легко обнаружено. Отсюда очевидно, что метод обеспечивает высокую чувствительность и весьма полезен.
В другом методе луч лазера проходит через клиновидную пластину и падает на шлифованный экран, в центре которого помещен, выпуклый или вогнутый отражатель радиусом 50—100 мм и размером, чуть большим диаметра лазерного луча (рис. 1.36). Отразившись от него, лучи возвращаются на контролируемую деталь, которую юстируют, добиваясь совпадения прямого и обратного ходов лучей. При этом на матовом экране возникнут кольца Хайдингера, смещение центра которых вновь свп -етельствует о наличии клина. Методика обработки результатов измерений и используемая для этого формула полностью совпадают с изложенными выше.
Лучи* сfema ш /Ze-Ate-¦лазера
4^ Место наблюдения полос Хайдингера
*
Рис. 1.35. Схема измерения угла клиновидности пластины с помощью колец Хайдингера. Лазерный пучок проходит через отверстие в экране, иа котором наблюдается интерференционная
картина:
/ — положительная линза малого увеличения; 2 — белый экран с центральным отверстием; Я — контролируемая клиновидная пластина; 4 — центральное отверстие, у котрого может быть установлена отрицательная лииза
36 Рис. 1.36. Схема измерения угла клиновидное™ пластин с помощью колец Хайдингера. Лазерный пучок отражается иа оптический клин небольшим выпуклым или вогнутым зеркалом. Полосы Хайдингера образуются на шлифованном экране: 1 — контролируемая клиновидная пластина; 2— маленькое выпуклое или вогнутое зеркало; 3 — матовый экран
Рис. 1.37. Схема измерения угла клиновидно-сти пластин с помощью колец Хайдингера. Интерференционная картина наблюдается на шлифованном экране; светоделитель устраняет центральное затемнение поля зрения:
1 — положительная линза малого увеличения;
2 — светоделитель; 3 — контролируемая кли-
новидная пластина; 4 — матовый экран
В третьем методе луч лазера проходит светоделитель, отражается от контролируемой детали, снова падает на полупрозрачную пластину и направляется ею на матовый экран (рис. 1.37). Подвижкой контролируемой пластины добиваются совпадения прямого и обратного ходов лучей до и после отражения от нее. После того как положение светового пучка на экране определено, вблизи лазера устанавливают слабую линзу, расширяющую пучок, и наблюдают на матовом стекле уже знакомую нам интерференционную картину Хайдингера. Дальнейшие измерения не нуждаются в пояснениях.
1.4. МЕТОД АБСОЛЮТНОГО КОНТРОЛЯ ПЛОСКОСТЕЙ
До сих пор мы рассматривали методы контроля пластин с помощью высококачественных эталонов. Часто, однако, возникает необходимость изготовить плоскую деталь в отсутствие пробного стекла. Решить эту проблему можно, используя жидкостные эталоны (см. разд. 1.1.2); другой способ заключается в том, что обрабатывают сразу три плоскости, контролируя их друг по другу и добиваясь минимального отклонения от идеальной поверхности.
Предположим, что мы имеем три поверхности (рис. 1.38), контролируемые в различных сочетаниях (рис. 1.39). По результатам измерений можем определить функции ёлв(х, у)', gAc(X, у)\ Sbc {х, у): .
/а(х, у) + /в{ — л, y) = gAB(x, у);
/л{х, у) + /с{ — х, y) = gAc{x, у); (1.31)
/в{х, г/) + /с( —X, y) = gBC(x, у),
гДе Ia (х, у); }в{х, у) и fc(x, у) определяют отклонения трех поверхностей от идеальной формы. Можно составить систему из трех уравнений с четырьмя неизвестными [а(х, у); fB(—х, у); [в(х, у)\ fc(—X, у). Она имеет решение для всей поверхности только при наличии осевой симметрии, хотя бы для поверхности В: /в(х, у) =
37 Рис. 1.3S, Схема изготовления трех плоских взаимно контролируемых поверхностей
Перевернутые поверхности
1 x і n i x i
Рис. 1.39. Возможные комбинации, используемые при контроле отклонения поверхностей A, By
С от идеальной плоскости
— Jb{—X, у)\ в противном случае решение существует только для х = 0:
/А (0 у) = КлвФ- .'/)-'- Хлс (0, у) - ZBC . у) _ .
/в(о, у)--
9
'AB (0. У)~ Я AC (0, У) + °ВС (Q ¦ У)
2
fc (0, У = - + -g^c • У) . (1.32)
При отсутствии і- акон-либо симметрии информация о всей поверхности может быть получена, лишь если все три детали контролируются более чем в трех комбинациях, включая их взаимное вращение. Эта проблема всесторонне изложена в работе [7], включающей описание методов контроля сферических поверхностей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Forman P. F. A Note on Possible Errors Due to Thickness Variations in Testing Nominally Parallel Plates. — Appl. Opt., 3, 646 (1964).
2. Malarara D., Cornejo A. Testina: of Aspherical Surfaces with Newton Fringes.—Appl. Opt., 9, 837 (1970).
