Интерферометр для измерения неплоскостности и непрямолинейности поверхностей

(Я) Д ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СТВ ВТОРСКОМУ СВИДЕТ 42/25-28 ,82 .83Бюл, Скворцов, и В.Б. Ка 15, 1 (088. 8 торское св кл. 6 01 В рское свид кл. С 01 В 3484116.0607.10Ю.С.Сойту531. 7. И. Лысенкаткин детельство.11/27, 1980 тельство СС 11/24, 1981 6192,Авт 5209, тотип М 87 (про ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ(54) (57) 1, ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕПЛОСКОСТНОСТИ И НЕПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ, содержащийпоследовательно расположенные на од-ной оптической оси монохроматическийисточник света, автоколлимационнуютелескопическую систему, формирователь информационного и референтногосветовых пучков и отражатель информационного светового пучка,о т л и ч аю щ и й с я тем,что,с целью повышенияточности и производительности измере 8014 06 А ния,он снабжен оптическим блоком отклонения светового пучка, расположенным между автоколлимационной телескопической системой и формирователем, которыЯ выполнен в виде стеклянной пластины с образцовой поверхностью, обращенной к отражателю, выполненному в виде плоского зеркала, формирователь и отражатель установлены с возможностью наклона к оптической оси.2. Интерферометр по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что оптический .блок отклонения светового пучка выполнен в виде плоского зеркала, жест. ко связанного с формирователем и установленного под углом 45 к оптио Ф ческой оси.3. Интерферометр по п. 1, о т - л и ч а ю щ и. й с я тем, что оптический блок отклонения светового пучка выполнен в виде двух вращающихся друг относительно друга оп- Ятических клиньев.Изобретение относится к иэмери"тельной технике, а именно к приборам для бесконтактного измерениянеплосностности и непрямолинейностидоведенных, шлифованных и шаброванных поверхностей как малой,так и 5(большой протяженности, и может бытьиспользовано, например для измерения неплоскостности и непрямолинейности поверочных плит и линеек,направляющих станков и т.д. 1 ОИзвестен интерферометр для измерения неплоскостности и непрямолинейности поверхностей, содержащиймонохроматический источник света,автоколлимационную телескопическуюсистему, формирователь информационного и референтного световых пучков, установленный перед контролируемой поверхностью, н отражатель ин,Формационного светового пучка, уста Оновлеиный эа контролируемой поверхностью, В данном интерферсметре Формирователь и отражатель выполнены ввиде соответственно прозрачнойи отражательной дифракционных решеток сраэличнымн частотами Ц .Недостатками интерферометра являются сложность конструкции и большаясложность автоматизации процесса измерения объектов с различной длинойконтоолируемой поверхности. Кроме того, для обеспечения высокой точностиизмерения необходимо точное совмещение на отражателе оптических осей инФормационного н референтного световых,пучков,35" Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является интерферометр для измерения ненлоскостнос:г и непоямолинейности поверхностей,содержащий последовательно расположенные на одной оптической оси монохроматический источник света,автоколлимационную телескопическую систему,формирователь информационного и референтного световых пучков и отражатель" 4информационного светового пучка.Формирователь и отражатель в известноминтерферометре выполнены в виде оп,тического клина, у которого на переднюю по ходу светового пучка поверхность нанесено светоделительноепокрытие, а на заднюю поверхностьотражающее покрытиеИзвестный интерферометр имеет ниэкую точность и производительностьизмерения. Это обусловлено там, чтокаждая пара оптических клиньев обеспечивает полное заполнение зрачкаавтоколлимационной телескопическойсистеьщ при измерении поверхноститолько одной конкретной длины. В Юслучае, если она меньше, уменьшаетсярабочий световой поток, а главноене будет обеспечиваться полное за"полнение зрачка. Вследствие этогоразмеры интерференционной картины 65 и ее освещенность будут различными, что приводит к снижению точности измерения. На точность измерения также влияет погрешность при совмещении на отражателе оптических осей инФормационного и референтного световых пучков.Кроме того, сложность обработки интерферограмм не позволяет получить высокую производительность измерения.Цель изобретения - повышение точности и производительности измерения.Поставленная цель достигается тем что интерферометр для измерения не- плоскостности и непрямолинейности поверхностей, содержащий последовательно расположенные на одной оптической оси монохроматический ис" точник света, автоколлимационную телескопическую систему, Формирователь информационного и референтного световых пучкови отражатель инФормационного светового пучка, снабжен оптическим блоком отклонения светового пучка, расположенным между автоколлимационной телескопической системой и Формирователем, который выполнен в виде стеклянной пластины с образцовой йоверхностью, обращенной к отражателю, выполненному в виде плоского зеркала, Формирователь и отражатель установлены с воэможностью наклона к оптической оси.Кроме того, оптический блок отклонения светового пучка выполнен в виде плоского зеркала, жестко связанного с Формирователем и установленного под углом 45 ф к оптической оси.Кроме того, оптический блок отклонения светового пучка вйполнен в виде двух вращающихся друг относительно друга оптических клиньев.На Фиг. 1 изображена принципиальная схема интерферометра для измере" ния неплоскостности и непрямолинейности поверхностей; на Фиг, 2 - принципиальная схема интерферометра в случае выполнения оптического блока отклонения светового пучка в виде плоского зеркала, жестко связанного с Формирователем, вид сверху.Интерферометр (Фиг. 1) содержит монохроматический источник света, напрмер лазер 1, автоколлимационную телескопическую систему, состояющую из микрообъектива 2, светоделителя, выполненного, например, в виде све" тоделительной пластины 3, и коллиматорного объектива 4, оптический блох отклонения светового пучка, выполненный в виде двух вращающихся друг относительно друга. бптических клиньев 5 и б, Формирователь информационного и рефе;.ентного световых пучков, выполненный в виде стеклянной пластины 7 с образцовой поверхн остью А, отражатель информационного светового пучка, выполненный ввиде плоского зеркала 8, углоизмерительный датчик 9 формирователя и углоизмерительный датчик 10 отражателя.Между формирователем и отражателемрасположена контролируемая поверхность 11.Интерферометр (фиг. 2) вместо оп-.тических клиньев 5 и 6 содержитплоское зеркало 12, которое посред- Оством общего основания 13 жесткосвязано со стеклянной пластиной 7.Интерферометр (Фиг. 1) работаетследующим образом.Лазер 1 направляет световой луч 5в автоколлимационную телескопическуюсистему, Формирующую расширенный иколлимированный световой пучок. Пройдя микрообъектив 2, светоделительную пластину 3 и коллиматорный объ- ;р ектив 4 автоколлимационной телескопической системы, световой пучокнаправляется на оптические клинья5 и 6, которые отклоняют его в сторону контролируемой поверхности 11на угала . За оптическими клиньями5 и б перед контролируемой поверхностью 11 расположена стекляннаяпластина 7, образцовая поверхностькоторой перпендикулярна падающемуна нее световому пучку. Пластина 7Формирует два световых пучка, одиниз которых отражается от образцовойповерхности А и образует реФерентный световой пучок, а второй проходит через пластину 7 и образуетинформационный световой пучок, Информационный световой пучок падаетна контролируемую поверхность 11,отражается от нее и направляется наплоское зеркало 8. Отражающая поверх 40ность зеркала 8 расположена перпендикулярно падающему на нее информационному световому пучку, благодарячему он, отразившись, возвращаетсяв строго обратном направлении снова 45на контролируемую поверхность 11, азатем на стеклянную пластину 7. Наобразцовой поверхности А стекляннойпластины 7 информационный световойпучок интерферирует с референтньв 4 50световым пучком и направляется сов-.местно с ним последовательно на оптические клинья 6 и 5, коллиматорныйобъектив 4 и светоделительную пластину 3, отразившись от которой собирается в фокальной плоскости Г коллиматорного объектива 4. При измерении неплоскостности и непрямолинейности поверхностей про, исходйт следующее.Плоский волновой фронт информационного светового пучка, вследствие его взаимодействия с контролируемой поверхностью 11 претерпевает дважл искажения, пропорциональные макро- и микронеровностям контролируемой поверхности 11. Искажения волнового Фронта информационного светового пучка визуализируются в виде искривления информационных полос интерференционной картины, при этом искривление полос интерференционной картины на ширину одной интерференционной полосы соответствует непрямолинейности контролируемой поверхностиФэпкгде 3 - длина волны источника Света,а Ю, -угол между информационньи световым пучком и контролируемой поверхностью,Перед началом измерения с цельюобеспечения полноГо заполнения зрачка автоколлнмационной телескопической системы выполняют следующие операции.устанавливают все механизмы регулировки положения оптических клиньев 5 и б, пластины 7 и зеркала 8 внулевое положение. Определяют поРформуле Ю,= агс(.д - оптималЬное значение угла о, где Р - диаметр светового пучка, а Ь - длина контролируемойповерхности. Наклоняют пластину 7 изеркало 8 в сторону контролируемойповерхности на уголь, контролируяего при помощи углоизмерительныхдатчиков 9 и 8. Разворачивая друготносительно друга оптические клинья5 и 6, добиваются падения по нормалисветового пучка на образцовую поверхность А пластины 7. Смещая в вертйкальном направлении все оптическиеэлементы, расположенные перед контро.лируемой поверхностью 11, выставляюттребуемое превышение Н оптйческойоси интерферометра над контролируемой поверхностью 11, которое предварительно вычисляют по формуле Н=ЬфВ+ -) 1 дК, где В-расстояние открая контролируемой поверхности 11до образцовой поверхности А пластины 7, Тонкой регулировкой плоскогозеркала 8 производят окончательнуюнастройку.Принцип действия интерферометра(фиг. 2) аналогичен вышеописанному.Отличием является только отсутствиесложной операции направления по нормали светового пучка на образцовуюповерхность А пластины 7, так какэта операция при повороте основания13 на угол К выполняется автомати"чески.Таким образом, предлагаемый интерферометр обладает высокой точностьюи производительностью измерения,1046606 Составитель Л, Лобзовагрышев а Техред И, Тепер Корректор А. Зимокосо Редактор Заказ 7712 3 Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проекта Тираж 602 ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 035, Москва, Ж, РПодписноео комитета СССРн открытийушская наб., д. 4/5