Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
15.2.3. Образцовые меры
Для часто встречающихся значений углов (90, 45° и т . п.) обычно из стекла или металла изготовляют высокоточные эталоны, которые используют затем в качестве образцовых мер.
Типичным устройством для сравнения угла контролируемой детали с угловым эталоном, является автоколлиматор. Он состоит из хорошо откорригированного объектива с освещенной сеткой или шкалой в его фокальной плоскости и окуляра для наблюдения там же отраженного изображения (рис. 15.5). Как и при использовании микроскопа для определения фокусных расстояний и радиусов кривизны, в автоколлиматоре применяют осветительные устройства, изображенные на рис. 15.3, б. Его преимуществом яв-
/ — объектив; 2 — светоделитель; 3 — сетки; і — окуляр
370' ляется то, что автоколлимационная марка здесь представляет собой светящуюся линию на темном поле.
Прп использовании объектива с фокусным расстоянием 343,8 мм одно деление шкалы, равное 0,1 мм, соответствует Y
0,1/343,8 = 0,0002509 рад= Г. (15.6)
Точность измерений с такой шкалой составляет около ±6" и может быть повышена на порядок с помощью электрического считывающего устройства.
Контролируемую и эталонную детали устанавливают одной стороной на плоскую поверхность и через автоколлиматор наблюдают светящийся блик от их второй стороны. Угол между двумя отраженными пучками, меньший, чем длина шкалы (например, 50'), определяют по расхождению автоколлимационных изображений сетки. Найденная таким образом величина равна удвоенной погрешности контролируемой детали.
Твайман [24] подробно проанализировал использование автоколлиматора для измерений углов, образованных делением 180° на произвольное целое число. Его ось при этом должна лежать в плоскости, перпендикулярной к ребру угла и при нечетном делителе совпадать с биссектрисой. Угол между отраженными пучками всегда больше погрешности є в число раз, равное удвоенному результату деления 180° на заданный угол. В случае внутреннего отражения (риз. 15.6) отклонение пучка возрастает еще в р раз, где и — коэффициент преломления материала детали.
Углы можно сравнивать с образцовыми мерами интерферомет-рпческими методами. Например, деталь и эталон помещают вместе в одном плече интерферометра Тваймана — Грина (см. гл. 2) и юстируют относительно прибора и друг друга так, чтобы интерференционные полосы стали параллельными плоскости их контакта (рпс. 15.7, а). Затем, строго сохраняя взаимное расположение детали и образца, разворачивают их другой стороной так, чтобы полосы от эталона вновь стали параллельны разделяющей плоскости. Угловая погрешность є детали при этом будет пропорциональна числу N полос, пересекающих плоскость контакта:
s = iVX/(25), (15.7)
371' Рис. 15.8. Синусная линейка:
' — плоская поверхность; 2 — плоскопараллельные плитки
где л — длина волны света; S — размер стороны детали. Например, на рис. 15.7, б пять полос от ртутной лампы укладываются на поверхности шириной 25 мм и поэтому
з = 5 (0,00055)/[(225)] = 0,00 .Ю55 =11". (15.8)
Малакара и Харрис [14] разработали метод измерения углов путем поворота плоскопараллельной стеклянной пластины. Свет, отраженный от ее передней и задней поверхностей, интерферирует так же, как в интерферометре Жамена. Схема обеспечивает измерение углов вплоть до 90°, однако наилучшую чувствительность она имеет в интервале 0—45°, где (при использовании пластины толщиной 30 мм и лазерного источника) позволяет получать погрешность до нескольких угловых секунд. В принципе, применение интерферометрического метода разрешает уменьшить погрешность до долей секунды.
Для измерения линейных расстояний с точностью до 0,0025 мм обычно используют широко известные плоскопараллельные плитки Иогаисона. Вместе с синусной линейкой они позволяют контролировать углы практически любой величины* (рис. 15.8).
15.2.4. Допуски на точность изготовления
Допуски на углы между полированными поверхностями задают для большинства оптических деталей, кроме линз**, причем в ряде случаев равенство двух углов по величине важнее, чем допуски на каждый из них.
Напомним, что отклонение луча — это угол между падающим пучком (обычно перпендикулярным к первой поверхности), ii пучком, выходящим из призмы, клина или пластины. Это понятие не заменяет угловых допусков и используется только в случае, если требование к нему жестче, чем сумма отдельных угловых допусков,
* Точность контроля углов при этом обычно составляет ±0,2". — Прим. ред.
** Следует отметить, что допуск на децентричность линзы является по существу также допуском на угол между касательными к поверхностям.— Прим. ред.
372' как, например, для призмы с постоянным углом наименьшего отклонения.
Отклонение зависит как от угла между поверхностями, так и от показателя преломления. При проведении ответственных измерений предварительно должна быть определена длина волны используемого света.
Погрешность центрирования линзы выражается в отклонении луча света, прошедшего через деталь, при вращении последней в V-образной оправе. Сетку помещают в фокальной плоскости и наблюдают с помощью телескопа, сфокусированного на бесконечность (как в автоколлиматоре). Погрешность центрирования определяют величиной радиуса вращения изображения при повороте линзы на 360° и выражают обычно в угловых минутах. Концентричность фасок важна, когда линза касается любой части оправы. Линзу поворачивают в V-образной оправе и пересечение поверхности угла и линзы наблюдают через сложный микроскоп, имеющий шкалу. Половина полного отклонения равна смещению центра пересечения от оси цилиндрической поверхности линзы.
