Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 14.11. Компенсатор, используемый совместно с коллиматором для контроля сплюснутого сфероида:
1 — коллиматор
14.5. Апертура плоско-вогнутого компенсатора для сплюснутого зеркального сфероида (/C= 1, JT= 1,52)
0 0,1 0,2 0,3 0,4
Отношение диаметра асферического
зеркала и компенсатора
8,54 7,13 5,88 4,77 3,80
358' превышает 0,033л при 1 = 632,8 нм; диаметр компенсационной линзы 0,7 см.
Холлеран описал [9, 10] компенсационный контроль вогнутых коникоидов без дополнительных оптических элементов. Контролируемую поверхность выравнивают и погружают в жидкость, образующую в контакте с ней плосковыпуклую линзу. В наиболее простом варианте контроля па расстоянии d над плоскостью жидкости помешают точечный источник света п нож. Толщину t и коэффициент р преломления жидкостной линзы находят из соотношения il=(R/n)—/, где R — вершинный радиус кривизны коникоида. Обратноотражепное изображение будет скоррнгпроваио па сферическую аберрацию третьего порядка, если
^=I (14.16)
іде К — коническая постоянная зеркала.
Точность контроля неглубоких поверхностей с небольшой апертурой очень высока. Если выполняется уравнение (14.16) и t<^iR, максимальное отклонение поверхности от теоретического профиля
{3 IW^ /С/?/(41,5А":, (14.17)
где А' — апертура асферического зеркала; R — его радиус, мм; длина волны равна 632,8 нм. Максимальная погрешность обработки поверхности параболоида диаметром 0,-5 м и //3, обеспечиваемая при таком контроле, составляет 0,10/.. Уменьшение апертуры до 2,5 у этого же зеркала увеличивает погрешность его поверхности до 0.25/., а у зеркала диаметром 0,2 м —до 0,1/..
Описанный иммерсионный контроль можно использовать и для выпуклых асферических деталей при наблюдении их через плоскую заднюю поверхность и замене иммерсионной жидкости оптическим материалом. Пуряев [17] проанализировал возможности развития метода с помещением иммерсионной жидкости над плоской поверхностью. Его уравнения сводятся к уравнениям Холлерана, в которых вместо иммерсионной жидкости принят воздух. Метод является весьма перзпективным для контроля небольших асферических поверхностей
Схожий с ним контроль выпуклых параболоидов описан Норманом [14] и основан на том, что плосковыпуклая линза образует стигматическое изображение коллимированного источника на его оси, если ее выпуклая поверхность являетзя асферической с эксцентриситетом, равным коэффициенту преломления материала линзы. Форму контролируемой поверхности определяют, анализируя автоколлимационное изображение точечного источника, помещенного в фокусе выпуклой поверхности линзы, отраженное от ее плоской стороны или от зеркала, параллельного ей. Диапазод: асферических поверхностей, доступных контролю данным способом, ограничен, как и в методах Пуряева и Холлерана, реально
* По данным Пуряева, диаметром до 300 мм.—Прим. ред.
359' существующими значеннями коэффициентов преломления, и включает в себя гиперболоиды с увеличениями ОТ 3,5 ДО 5,0 и P = = 1,5+-1,8. Холлеран показал [11], что сферическая задняя поверхность линзы может служить компенсатором для вогнутого сплющенного сфероида, контролируемого с его обратной стороны.
14.5. МЕТОД КОНТРОЛЯ ХИНДЛА
Поскольку при контроле выпуклых зеркал в отраженном свете-нарушается первое условие п. 14.4, компенсатор должен содержать элемент, по крайней мере, того же размера, что и измеряемая деталь.
Изображение в геометрических фокусах выпуклого асферического зеркала является стигматическим, и его «нулевой» контроль не требует применения компенсатора. Обычно, однако, один из фокусов труднодоступен, и для реализации контроля требуются дополнительные оптические элементы.
Хиндл показал [8], как посредством отражения от сферы с центром вблизи недоступного фокуса гиперболического зеркала можно реализовать автоколлимационное устройство для контроля (рис. 14.12).
На рис. 14.13 и 14.14 изображены устройства Хиндла для контроля выпуклых параболоидов и сплющенных сфероидов. В первом случае используется дополнительный коллиматор, во втором для получения пучка, сходящегося в один из фокусов сфероида*
,1
Рис. 14.12. Схема устройства Хиидла для контроля выпуклого гиперболоида: / — сферическое зеркало; 2 — гиперболическое зеркало; 3 — центр кривизны сферической поверхности
1
Рис. 14.14. Схема устройства Хиндла для контроля выпуклого вытянутого сфероида:
1 — сферическое зеркало; 2 ~~ вытянутое сфероидальное зеркало; 5 —центр кривизны сферической поверхности
360'
Рис. 14.13. Схема устройства Хиидла для контроля выпуклого параболоида:
1 — коллиматор; 2 — сферическое зеркало; 3 — параболическое зеркало; 4 — центр кривизны сферической поверхности
Рис. 14.15. Схема устройства Хиидла для контроля вогнутого гиперболоида:
1 — сферическое зеркало; 2 — гиперболическое зеркало; 3— центр кривизны сферической поверхности Pi;c. 14.16. Схема модификации устройства Хиндла (компенсатор Симпсона — Оланда — Me-
келя):
/ — центр кривизны сферической калибровочной сферы: 2 — полусь-ре.фенная сферическая поверхность Хиндла; 3 — гиперболическое зеркало; 4 — калибровочнчя сферическая поверхность; 5 — центр кривизны полусеребрепной поверхности
