Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
— 25 мм и, следовательно, Nm = I.!?0. С помощью существующих методик можем определить ее знак, но при этом должны представить центр системы полос, расположенным за пределами контактирующих деталей.
Рис. 1.ЇЇ. Полосы Ньютона для оптической плоскости с максимальной погрешностью поверхности Я/201.1.5. Другие случаи применения интерферометра Ньютона
Измерение сферических поверхностей. Вероятно, один из наиболее частых случаев применения интерферометра Ньютона — это контроль поверхностей небольших линз во время их полирования. Эталонную пластину с радиусом кривизны противоположного знака, изготовленную с высокой точностью, помещают на контролируемую поверхность. Пластина используется для определения погрешностей формы поверхности и, в частности, для контроля отклонения радиуса кривизны от заданного значения.
Наблюдения должны проводиться таким образом, чтобы свет отражался почти перпендикулярно к контактирующим поверхностям интерферометра. Выпуклые поверхности можно контролировать пробным стеклом, показанным на рис. 1.12, а, радиус которого
г =(N - 1) (R + Т) Lj(NL +/? + Т). (1.15)
При контроле вогнутых поверхностей (рис. 1.12, б) радиус
r = {N-D(R-T) L/(NL-R + T). (1.16)
Здесь важно помнить, что полосы локализуются очень близко к поверхности интерферометра и именно туда должен быть сфокусирован глаз наблюдателя.
Радиус кривизны определяют, подсчитывая число интерференционных колец. Взаимосвязь между его отклонением и количеством колец можно получить из анализа рис. 1.13; расстояние, измеренное по нормали к одной из поверхностей,
е = (г+Дг){1 —[1 — 2(1 —cos 0)гЛг/(г+ Ar^j1/2). (1.17)
Если Ar или 6 малы, выражение (1.17) можно с достаточной точностью преобразовать к виду
: = (1 — cos 6) Ar.
(1.18)
Рис. 1.12. Пробные стекла для контроля сферических поверхностей с помощью полос Ньютона:
І — глаз наблюдателя; 2 — пробное стекло; 3 ---контролируемая поверхность
Рис. 1.13. К определению размера зазора между двумя сферическими поверхностями с различными радиусами кри« визны
21Поскольку число п полос равно га = 2е/Л, мы вправе записать
л/Дг=2 (1 — cos 0)/А. (1.19>
Если D — диаметр поверхности, угол 0 определяем как sin 6 = = D/(2r). Можно установить взаимосвязь между приращением Ar на одно кольцо и отношением гID (табл. 1.4).
1.4. Приращение радиуса кривизны на одну полосу для различных значений отношения rjD при контроле сферической поверхности методом полос Ньютона с использованием зеленой спектральной полосы ртути (Я = 546 нм)
r/D Arlti1 см r/D Дг/л, см r/D Ar/n. C/l
1 0,00020 8 0,0139-7 60 0,78712
2 0,010086 9 0,01763 70 1.071033
3 0,00)1-95 IiO 0,021-83 80 1,39665
4 0,00348 20 0,08736 90 1,77559
5 0,001546 30 0Д,9'661 mo 2,1-8144
G 0,00785 40 0,3(4970
7 0,01069 50, 0,514666
Контроль асферического профиля. Малакара и Корнехо [2] использовали метод полос Ньютона для аттестации асферической поверхности, отличающейся от ближайшей сферы на 10—20 длин световой волны. Накладывая сферическое пробное стекло на контролируемую поверхность, они измеряли с помощью микроскопа положение интерференционных полос (рис. 1.14), определяли воздушный зазор в разных точках и сравнивали его с требуемым.
При этом важно помнить, что контролируемая поверхность может не иметь осевой симметрии и поэтому бывает необходимо измерять ее вдоль нескольких диаметров. Вместо непосредственного измерения положений полос на микроскопе бывает удобнее сфотографировать картину и затем измерить ее одним из наиболее подходящих способов.
Если эталонной сферической поверхностью контролируют асферическую (гиперболическую, параболическую), возникающие интерференционные картины аналогичны имеющим место в интерферометре Тваймана — Грина при наличии сферической аберрации (см. гл. 2).
Эталонные поверхности пробного стекла могут быть и асферическими, точно соответствующими идеальной форме контролируемой детали. Их используют, как правило, при изготовлении выпуклых асферик, так как вогнутую поверхность изготовить и проконтролировать легче. Преимущество этого метода в том, что он реализует компенсационный принцип контроля, а его недостаток заключается в необходимости точного взаимного .центрирования поверхностей, так как обе они имеют строго определенные оси и в процессе контроля должны совпадать. На практике, однако, при наличии некоторого производственного опыта у контролеров такое
22Рис. 1.14. Установка для контроля асферических поверхностей сферическим пробным
Рис. 1.15. Устройство для контроля плоских непрозрачных поверхностей неправильных
стеклом:
по форме объектов:
1 — сферическое пробное стекло; 2 — контролируемая асферическая поверхность; 3 — перемещающийся микроскоп слабого увеличения; 4 — сетка микроскопа; 5 —
1 — глаз наблюдателя; 2 — корпус устройства; 3 — контролируемый объект; 4— эталонная плоскость; 5 — светоделитель; 6 — рассеивающий экран; 7 — монохрома-
мопохроматический источник света
тический источник света
центрирование может быть осуществлено достаточно легко и с высокой точностью при помощи специальных вспомогательных устройств.