Справочник технолога-оптика - Окатов М.А.
ISBN 5-7325-0236-Х
Скачать (прямая ссылка):
Вышедший из лазера 1 пучок с помощью отклоняющих зеркал 2 и 3 направляется последовательно в малогабаритный 4 и крупногабаритный 6 расширители. За расширителем 6 в параллельном пучке помещена пластина 7, на которой нанесены две голограммы — основная и вспомогательная. Та и другая голограммы выполнены в виде кольцевых концентрических полос. Часть излучения лазера отражается от поверхности голограммы, возвращается в обратном направлении и после отражения от светоделителя 5, зеркала 9 и прохождения объектива 10 попадает в регистратор 11. Эта часть составляет опорный пучок. Другая часть падающего излучения — сигнальный пучок — дифрагирует на основной голограмме, причем в работе используются пучки «плюс первого» и «минус первого»
Рис. 3.10. Схема голографического метода измерения радиуса кривизны
144
порядков. Проверяемая деталь 8 располагается так, чтобы рабочий пучок направлялся по нормали к ее поверхности. После отражения от поверхности сигнальный пучок возвращается в обратном направлении, совмещается с опорным пучком и интерферирует с ним. В тот момент, когда лучи сигнального пучка совпадают с нормалями к поверхности, производится первый отсчет по шкале 12. Другой отсчет выполняется тогда, когда после перемещения проверяемой детали вдоль хода лучей пучок вспомогательной голограммы окажется сфокусированным на вершину контролируемой поверхности. Момент точной фокусировки фиксируется, как и в предыдущем случае, по прямым полосам интерференционной картины.
Измеряемый радиус кривизны складывается из двух величин: фокусного расстояния вспомогательной голограммы и длины отрезка, на который пришлось переместить проверяемую деталь, чтобы пучок вспомогательной голограммы оказался сфокусированным на вершину поверхности. Эта длина отсчитывается по шкале 12.
Прибор ГИП-2 позволяет измерять радиусы кривизны сферических и цилиндрических поверхностей в диапазоне от ±250 мм до ± 100 ООО мм.
3.4. КОНТРОЛЬ ФОРМЫ ПЛОСКИХ ОПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
На стадии шлифования правильность формы плоских поверхностей контролируется наложением на проверяемую деталь металлической лекальной или стеклянной линейки со скошенным краем.
Отклонение от плоскостности (сферичность) определяется по зазору между линейкой и поверхностью; для вычисления R используют формулу (3.2). Для более точного контроля неплоскостности поверхностей небольшого размера могут быть использованы голо-графическое пробное стекло [3.7] или призменный интерферометр [3.22], а для контроля поверхностей размером более 100 мм — интерферометр с дифракционными решетками. Принципиальная оптическая схема его показана на рис. 3.11. Вышедший из лазера 1 узкий пучок с помощью микрообъектива 2 собирается в центре от-
Рис. 3.11. Схема бесконтактного контроля на интерферометре с дифракционными решетками
145
верстия диафрагмы 3, совмещенной с фокальной плоскостью кол-лиматорного объектива 4. Последний преобразует упавший на него гомоцентрический пучок в параллельный и посылает его на решетку 5, на которую нанесены прямолинейные штрихи постоянного шага. Штрихи направлены перпендикулярно к плоскости рисунка.
Вследствие дифракции на выходе решетки образуется несколько параллельных пучков различных направлений. Из них в интерферометре используются два — пучок первого порядка, отклоняющийся к проверяемой поверхности детали 7 (рабочий пучок), и пучок нулевого порядка (опорный), распространяющийся вдоль оптической оси прибора. Оба пучка встречаются на решетке 6, аналогичной решетке 5, причем рабочий пучок попадает на нее после отражения от детали 7, вследствие чего несет на себе информацию об имеющихся на поверхности макронеровностях. За решеткой 6 образуются несколько интерференционных картин подобных тем, которые возникают при контроле полированных поверхностей методом пробного стекла (см. рис. 3.12-3.14). Оценка качества формы поверхности по такой картине выполняется так же, как при контроле любым другим описываемым ниже интерферометром или методом пробного стекла. Обычно она сводится к визуальной оценке или измерению стрелы изгиба а и ширины полосы b и вычислению прогиба h поверхности по формуле
где k — цена интервала интерференционной полосы; в рассматриваемом интерферометре ft = A./2sinoo.
Для определения знака h («бугор» или «яма») в интерферометре на решетках (как и в других интерферометрах) требуется най-
h = ak/b,
Рис. 3.12. Интерференционная картина в виде концентрических колец
Рис. 3.13. Интерференционная картина в виде правильных дуг
146
ти положение ребра клина, образованного интерферирующими волновыми фронтами. Обычно это делается путем легкого нажима на один из элементов интерферометра: проверяемую деталь, решетку или стол [3.28, 3.29].
Специально для контроля качества полированных поверхностей разработано большое число приборов.
Наиболее распространенным прибором, который можно использовать непосредственно на рабочем месте, является плоское пробное стекло (ГОСТ 2786-82 '). При контроле формы поверхности пробное стекло накладывают на проверяемую деталь так же, как и при контроле радиуса кривизны (см. п. 3.2). Возникающая в результате такого наложения интерференционная картина характеризует форму проверяемой поверхности [3.1]. Если картина имеет вид концентрических колец (рис. 3.12) или правильных дуг (рис. 3.13), то проверяемая поверхность является сферической.
