Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
Основной принцип контроля с помощью радиальных экранов заключается в том, что на вогнутой зеркальной поверхности с круговой апертурой выделяют ряд точек с помощью небольших отверстий в непрозрачном экране, расположенных по прямым вдоль нескольких диаметров зеркала (см. рис. 10.4). Такая кар-
258'тина обладает рядом преимуществ: облегчается анализ круглой апертуры в полярных координатах и такая картина позволяет выявить наиболее общие дефекты зеркальных поверхностей — зональные погрешности, концентричные «бугры» и «ямы» размером в несколько долей микрометра, являющиеся результатом классических методов шлифования и полирования. Таким образом, радиальный экран обеспечивает простоту анализа результатов контроля основных видов поверхностных дефектов.
Вместе с тем метод имеет ряд недостатков: главный заключается в том, что каждое отверстие в экране соответствует тем большей части контролируемого зеркала, чем дальше от центра последнего оно отстоит. В результате участки поверхности, собирающие большую часть света, удается оценить с меньшей надежностью и асимметричные дефекты, не обнаруживаемые другими способами, нельзя проконтролировать и этим методом. Второе ограничение связано с круговой симметрией некоторых погрешностей, которые не будут выявлены, если только расстояние между отверстиями не достаточно мало. Следствием этих недостатков является используемое при обработке результатов контроля предположение о том, что полученные отклонения формы являются частью системы с круговой симметриейЛ
Влияние указанных недостатков можно уменьшить, используя радиальные экраны с более частым расположением отверстий и большим числом «лучей». На некоторых из этих радиусов отверстия вблизи центра зеркала пропускают, чтобы не допустить их избытка в этой области. Предположение о симметрии системы также должно быть отброшено. Вместе с тем необходимо отметить, что введение этих изменений в классический контроль существенно усложняет обработку данных.
Такому варианту контроля также присуще увеличение ошибки при интегрировании по окружности (см. следующий параграф). Накопления ошибки можно избежать, применив к интегрированию по кругу метод, подобный методу повторения, разработанному для экранов с квадратным расположением отверстий [5].
Применение радиальных экранов. Радиальные экраны можно использовать для контроля вогнутых зеркал в коллимированном свете или с точечным источником, расположенным вблизи параксиального центра кривизны. Первый вариант удобен для телескопических систем. При этом экран следует помещать либо вплотную к поверхности, либо на достаточном удалении от нее, чтобы лучи после отражения не экранировались. При использовании то-
Рис. 10.4. Классический радиальный экран Гартмаина
259'чечного источника света экран должен находиться как можно ближе к зеркалу.
Положение лучей света, отраженного от исследуемой поверхности обычно фиксируют с помощью двух фотопластин, расположенных перед теоретической точкой фокусировки и за ней или по одну сторону от нее. Любой из этих вариантов позволяет производить компенсацию наклона пластин и ошибок расположения отверстии в экране. Удаление плоскости наблюдения от зеркала не обязательно знать точно, а расстояние между пластинами играет важную роль при вычислении, если только не используется перефокусировка методом наименьших квадратов, описанная в п. 10.3.3.
В классическом варианте контроля, когда пластины располагаются по обе стороны от фокуса, его средневзвешенное положение F0 определяется как
где Fi — фокус, образованный светом от пары отверстий на экране, расположенных на одном диаметре по обе стороны от вертикали; Ri — радиус зоны этих точек, значения которого играют роль весового коэффициента. Для определения размера изображения точки линзой используется !-критерий Гартманна в виде
с размерностью в угловых секундах.
Астигматизм зеркала обычно определяют путем сравнения средних значений фокусов, полученных от двух взаимно перпендикулярных диаметров экрана.
Если характеристики экрана хорошо известны (как, например, в случае контроля главного зеркала диаметром 3 м в Ликской обсерватории), можно использовать только одну фотопластинку, экономя на этом значительное время [13].
Результаты измерений расположения световых пятен обрабатывают для определения отклонений поверхности стандартным методом, описаниым в п. 10.2. В классическом варианте контроля получают только радиальные профили; сейчас стали использовать и радиальное, и тангенциальное интегрирования [10, 18, 23], приводящие к значительно более надежным результатам. При этом оба способа интегрирования должны быть согласованными и отличаться только константой. На деле возрастание круговой ошибки в тангенциальном интегрировании затрудняет согласование результатов. Этот метод можно было бы усовершенствовать, используя принцип многократного повторения при определении отклонений формы поверхности.
(10.с)
(10.9)
260'10.3.2. Контроль с использованием экрана со спиральным расположением отверстий