RU2558269C1 - Method of holographic control of nonflatness of annular surfaces - Google Patents
Method of holographic control of nonflatness of annular surfaces Download PDFInfo
- Publication number
- RU2558269C1 RU2558269C1 RU2014115744/28A RU2014115744A RU2558269C1 RU 2558269 C1 RU2558269 C1 RU 2558269C1 RU 2014115744/28 A RU2014115744/28 A RU 2014115744/28A RU 2014115744 A RU2014115744 A RU 2014115744A RU 2558269 C1 RU2558269 C1 RU 2558269C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reference beam
- mirror
- hologram
- diameter
- curtain
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области современного оптического приборостроения и может быть использовано в технологических измерительных целях для контроля неплоскостности кольцевых поверхностей, а также для контроля неплоскостности поверхности полированных металлических и графитовых изделий, например втулок, колец и т.д. Изобретение может также найти эффективное применение при контроле неплоскостности кольцевых поверхностей деталей контактных уплотнителей в авиадвигателе - и моторостроении, в металлооптике и в других областях. Появляется реальная возможность, впервые на практике, контролировать поверхности деталей с различными упрочняющими типами покрытий: хромомолибденовое, азотированное и другие, а также самых сложных рассеивающих поверхностей кольцевых графитовых изделий.The invention relates to the field of modern optical instrument engineering and can be used for technological measuring purposes to control the non-flatness of annular surfaces, as well as to control the non-flatness of the surface of polished metal and graphite products, such as bushings, rings, etc. The invention can also find effective application in the control of non-flatness of the annular surfaces of contact seal parts in an aircraft engine and in engine building, in metal optics and in other fields. There is a real opportunity, for the first time in practice, to control the surfaces of parts with various reinforcing types of coatings: chromium-molybdenum, nitrided and others, as well as the most complex scattering surfaces of annular graphite products.
Известен способ контроля (см. Оптический производственный контроль. - М.: Машиностроение, 1985 г., под ред. Д. Малакары, с. 43 - аналог), в котором используют квазимонохроматический источник излучения, светоделитель и зеркала, посредством которых формируют опорную и объектную ветви, объектив в объектной ветви между светоделителем и контролируемой зоной и зону наблюдения интерферограммы.A known control method (see. Optical production control. - M.: Mechanical Engineering, 1985, under the editorship of D. Malakara, p. 43 - analogue), which uses a quasi-monochromatic radiation source, a beam splitter and mirrors, through which form the reference and the object branch, the lens in the object branch between the beam splitter and the controlled area and the observation area of the interferogram.
Известен голографический способ контроля (см. Оптический производственный контроль. - М.: Машиностроение, 1985 г., под ред. Д. Малакары, с. 299 - прототип), в котором используют когерентный источник излучения (лазер), светоделитель, посредством которого формируют опорную и объектную ветви, систему зеркал в опорной ветви, объектив в объектной ветви между светоделителем и контролируемой зоной (деталью) и узел голограммы.The holographic control method is known (see Optical production control. - M .: Mechanical Engineering, 1985, under the editorship of D. Malakara, p. 299 - prototype), in which a coherent radiation source (laser) is used, a beam splitter, through which reference and object branches, a system of mirrors in the reference branch, a lens in the object branch between the beam splitter and the controlled zone (part) and the hologram assembly.
Недостатком первого способа контроля является то, что из-за ограниченной временной когерентности источника излучения на практике его весьма сложно применять для контроля неплоскостности поверхностей металлических и графитовых изделий. Недостаток голографического способа контроля заключается в том, что при получении голографической интерферограммы контролируемой поверхности используют эталонную голограмму и освещают ее на стадии восстановления волновых фронтов как опорной волной, так и объектной волной, отраженной от контролируемой поверхности. За счет этого усложняется техника оптического контроля, а также при реализации способа на практике не достигается компенсация аберраций оптической системы. В таком варианте весьма сложно реализовать этот способ для контроля неплоскостности поверхностей, имеющих кольцевую форму.The disadvantage of the first control method is that due to the limited temporal coherence of the radiation source in practice, it is very difficult to apply it to control the non-flatness of the surfaces of metal and graphite products. The disadvantage of the holographic control method is that when obtaining a holographic interferogram of the controlled surface, a reference hologram is used and illuminated at the stage of restoration of the wave fronts by both the reference wave and the object wave reflected from the controlled surface. Due to this, the technique of optical control is complicated, and also when implementing the method in practice, compensation for the aberrations of the optical system is not achieved. In this embodiment, it is very difficult to implement this method to control the non-flatness of the surfaces having an annular shape.
Однако на практике представляет большой интерес создание способа голографического контроля неплоскостности кольцевых поверхностей, в котором бы реализовался двухэкспозиционный метод записи голограммы и имелась бы реальная возможность контролировать неплоскостность кольцевых рассеивающих поверхностей, контроль которых невозможен посредством известных способов и приборов.However, in practice, it is of great interest to create a method of holographic control of non-flatness of annular surfaces, in which a two-exposure method of recording a hologram would be implemented and there would be a real opportunity to control the non-flatness of annular scattering surfaces, the control of which is impossible using known methods and devices.
Задачей предлагаемого изобретения является расширение технологической возможности способа голографического контроля неплоскостности кольцевых поверхностей деталей, изготовленных из металлических и графитовых материалов, а также поверхностей, имеющих различные типы упрочняющих покрытий, применяемых при изготовлении кольцевых уплотнителей различного назначения.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of the method of holographic control of non-flatness of the annular surfaces of parts made of metal and graphite materials, as well as surfaces having various types of hardening coatings used in the manufacture of ring seals for various purposes.
Технический результат достигается тем, что в способе голографического контроля неплоскостности кольцевых поверхностей путем формирования первого опорного пучка посредством светоделителя и зеркала и объектного пучка, включающего проекционный объектив, рабочую зону, и узла регистрации голограммы, отличающийся тем, что формируют второй опорный пучок за счет введения оптически связанной между собой системы зеркал, вводят экранирующую шторку, имеющую отверстие в центре, и размещают с возможностью вывода из объектного пучка, непрозрачную шторку размещают в первом опорном пучке, систему зеркал второго опорного пучка устанавливают между рабочей зоной и узлом регистрации голограммы, экранирующую шторку устанавливают между проекционным объективом и рабочей зоной, а непрозрачную шторку устанавливают перпендикулярно оптической оси между светоделителем и зеркалом первого опорного пучка с возможностью вывода ее из первого опорного пучка при регистрации голограммы, причем диаметр зеркала второго опорного пучка выбирают равным диаметру отверстия экранирующей шторки, проекционный объектив устанавливают с возможностью построения изображения контролируемой детали в обратном ходе рассеянных на ее поверхности световых лучей размером, равным диаметру второго опорного пучка, а диаметр непрозрачной шторки выбирают равным диаметру зеркала первого опорного пучка.The technical result is achieved by the fact that in the method of holographic control of the non-flatness of the annular surfaces by forming the first reference beam by means of a beam splitter and a mirror and an object beam including a projection lens, a working area, and a hologram recording unit, characterized in that the second reference beam is formed by introducing optically interconnected mirror systems, introduce a screening curtain having a hole in the center, and place opaque with the possibility of output from the object beam the shutter is placed in the first reference beam, the mirror system of the second reference beam is installed between the working area and the hologram registration unit, the screening shutter is installed between the projection lens and the working area, and the opaque curtain is installed perpendicular to the optical axis between the beam splitter and the mirror of the first reference beam with the possibility of its output from the first reference beam when registering a hologram, and the diameter of the mirror of the second reference beam is chosen equal to the diameter of the opening of the shielding curtain, ion lens is mounted with the possibility of constructing an image of the component to diffuse in the opposite course to the surface of the light rays size equal to the diameter of the second reference beam and the diameter of the opaque shutter is selected equal to the diameter of the first mirror of the reference beam.
Сущность изобретения поясняется чертежом (Фиг. 1), на котором представлена принципиальная схема оптической системы голографического интерферометра, реализующего предлагаемый способ контроля.The invention is illustrated in the drawing (Fig. 1), which shows a schematic diagram of the optical system of a holographic interferometer that implements the proposed control method.
Цифрами на чертеже обозначены:The numbers in the drawing indicate:
1 - лазер;1 - laser;
2 - коллиматор;2 - collimator;
3 - светоделитель;3 - a beam splitter;
4 - проекционный объектив объектной ветви;4 - projection lens of the object branch;
5 - шторка с отверстием в центре объектной ветви;5 - curtain with a hole in the center of the object branch;
6 - контролируемая поверхность с отверстием в центре объектной ветви Wоб;6 - controlled surface with a hole in the center of the object branch W about ;
7 - первое зеркало второй опорной ветви Wоп2;7 - the first mirror of the second supporting branch W op2 ;
8 - второе зеркало второй опорной ветви Wоп2;8 - the second mirror of the second supporting branch W op2 ;
9 - третье зеркало второй опорной ветви Wоп2;9 - the third mirror of the second supporting branch W op2 ;
10 - узел регистрации голограммы;10 - hologram registration unit;
11 - непрозрачная шторка первой опорной ветви Wоп1;11 - opaque curtain of the first support branch W op1 ;
12 - зеркало первой опорной ветви.12 is a mirror of the first supporting branch.
Голографический интерферометр, посредством которого реализуется предлагаемый способ контроля, содержит оптически связанные лазер 1, коллиматор 2, светоделитель 3 для образования объектной и опорных ветвей, проекционный объектив 4 объектной ветви, шторку с отверстием в центре 5 объектной ветви, рабочую зону 6 для установки контролируемой детали, систему зеркал второй опорной ветии, состоящей из первого зеркала 7, второго 8 и третьего 9 зеркал, непрозрачной шторки 11 первой опорной ветви и зеркала 12 первой опорной ветви.The holographic interferometer, through which the proposed control method is implemented, contains optically coupled laser 1, a collimator 2, a beam splitter 3 for the formation of the object and support branches, a projection lens 4 of the object branch, a shutter with a hole in the center 5 of the object branch, a working area 6 for installing the controlled part , a system of mirrors of the second reference branch, consisting of the first mirror 7, second 8 and third 9 mirrors, an opaque curtain 11 of the first reference branch and a mirror 12 of the first reference branch.
Отличием предлагаемого способа контроля является то, что проекционный объектив 4 устанавливают с возможностью построения изображения детали 6 в обратном ходе рассеянных световых лучей диаметром, равным диаметру второго опорного пучка.The difference of the proposed control method is that the projection lens 4 is installed with the possibility of constructing an image of the part 6 in the reverse stroke of scattered light rays with a diameter equal to the diameter of the second reference beam.
В объектном пучке устанавливают шторку 5 с отверстием в центре и выполняют с возможностью вывода ее из объектного пучка.In the object beam, a shutter 5 is installed with a hole in the center and is configured to output it from the object beam.
Между рабочей зоной 6 и узлом регистрации голограммы 10 устанавливают систему зеркал 7, 8 и 9, формирующей вторую опорную ветвь.Between the working area 6 and the registration unit of the hologram 10 establish a system of mirrors 7, 8 and 9, forming a second reference branch.
Между светоделителем 3 и зеркалом 12 первой опорной ветви устанавливают непрозрачную шторку 11 с возможностью вывода ее из опорного пучка, а диаметр шторки 11 выбирают равным диаметру зеркала 12.Between the beam splitter 3 and the mirror 12 of the first supporting branch, an opaque curtain 11 is installed with the possibility of withdrawing it from the reference beam, and the diameter of the curtain 11 is chosen equal to the diameter of the mirror 12.
Принцип действия изобретения заключается в следующем. Когерентное излучение от лазера 1 вводят в коллиматор 2. На выходе коллиматора формируют коллимированный пучок световых лучей. С помощью светоделительной пластины 3 пучок делят на опорный Wоп и объектный Wоб пучки, соответственно. Эти пучки поступают в объектную и опорную ветви интерферометра. Пучок опорной ветви в дальнейшем будем называть первым опорным пучком Wоп1. Пучок объектной ветви интерферометра - Wоб пучок.The principle of operation of the invention is as follows. Coherent radiation from the laser 1 is introduced into the collimator 2. At the output of the collimator, a collimated beam of light rays is formed. Using a beam splitter plate 3, the beam is divided into a reference W op and an object W about beams, respectively. These beams arrive at the object and reference branches of the interferometer. The sheaf of the support branch will be called the first support sheaf W op1 . The beam of the object branch of the interferometer is W about the beam.
Объектный пучок Wоб направляют в объектив 4 и освещают контролируемую кольцевую поверхность 6. При этом непрозрачную шторку 5 с отверстием в центре выводят из объектного пучка. Отраженные от поверхности 6 световые лучи в обратном ходе поступают в апертуру объектива 4, который строит изображение в плоскости голограммы 10 с необходимым масштабом изображения.The object beam W about is sent to the lens 4 and illuminate the controlled annular surface 6. In this case, an opaque curtain 5 with a hole in the center is removed from the object beam. The light rays reflected from the surface 6 in the reverse stroke enter the aperture of the lens 4, which builds the image in the plane of the hologram 10 with the desired image scale.
Вторую часть светового пучка объектной ветви, прошедшую сквозь отверстие кольцевой поверхности, с помощью системы зеркал 7, 8 и 9 направляют в плоскость регистрации голограммы 10. Этот пучок выполняет роль второго опорного пучка Wоп2. По форме пучок Wоп2 может быть слаборасходящимся или коллимированным световым пучком. Для получения коллимированного пучка дополнительно вводят объектив, переднюю фокальную плоскость которого совмещают с задней фокальной плоскостью объектива 4. Проекционный объектив 4 строит изображение детали в плоскости регистрации голограммы размером, равным диаметру второго опорного пучка Wоп2.The second part of the light beam of the object branch, passing through the hole of the annular surface, is sent to the plane of registration of the hologram 10 using a system of mirrors 7, 8 and 9. This beam acts as the second reference beam W op2 . In shape, the beam W op2 can be slightly divergent or collimated by a light beam. To obtain a collimated beam, an lens is additionally introduced, the front focal plane of which is combined with the rear focal plane of the lens 4. The projection lens 4 constructs an image of the part in the hologram recording plane with a size equal to the diameter of the second reference beam W op2 .
Первый опорный пучок Wоп1 (при выведенной из пучка шторки 11) поступает на зеркало 12 и, отразившись от него, поступает в плоскость регистрации голограммы 10.The first reference beam W op1 (when the shutter 11 is removed from the beam) enters the mirror 12 and, reflected from it, enters the registration plane of the hologram 10.
Для контроля плоскостности кольцевых поверхностей в предлагаемом изобретении голограмму получают двухэкспозиционным методом.To control the flatness of the annular surfaces in the present invention, a hologram is obtained by a two-exposure method.
За время первой экспозиции в первой опорной ветви интерферометра непрозрачную шторку 11 выводят из опорного пучка Wоп1. В объектном пучке Wоб шторку 5 с отверстием в центре устанавливают перед контролируемой деталью 6. При таком расположении шторок 11 и 5 в плоскости регистрации 10 интерферируют два опорных пучка Wоп1 и Wоп2.During the first exposure in the first reference branch of the interferometer, the opaque curtain 11 is removed from the reference beam W op1 . The object W beam about the shutter 5 with the hole in the center to establish a controlled part 6. In this arrangement, the shutters 11 and 5 in the recording plane 10 interfere with two of the reference beam W W OP1 and OP2.
За время второй экспозиции в первой опорной ветви шторку 11 устанавливают перед зеркалом 12. В объектной ветви шторку 5 с отверстием в центре выводят из объектной ветви. При этом в плоскости регистрации 10 интерферируют объектный Wоб и второй опорный Wоп2 световые пучки.During the second exposure in the first supporting branch, the curtain 11 is installed in front of the mirror 12. In the object branch, the curtain 5 with an opening in the center is taken out of the object branch. Moreover, in the registration plane 10, the object beams W ob and the second reference W op2 light beams.
При реконструкции волновых фронтов с голограммы ее просвечивают только вторым опорным пучком Wоп2 падающим на голограмму под углом 6, равным углу голографирования. Восстановленные W′оп1 и W′об пучки при наложении образуют голографическую интерферограмму, характеризующую неплоскостность кольцевой поверхности.When reconstructing wave fronts from a hologram, it is illuminated only by the second reference beam W op2 incident on the hologram at an angle 6 equal to the holography angle. Recovered W 'OP1 and W' about the sheaves upon application to form a holographic interferogram characterizing flatness annular surface.
Реализация в предлагаемом изобретении двухэкспозиционного метода записи голограммы при контроле неплоскостности кольцевых поверхностей, изготовленных из различных материалов (металл, графит и др.) и имеющих различные покрытия, сохраняет основные достоинства метода голографической интерферометрии: компенсацию аберраций оптической системы и исключение влияния локальных дефектов оптических элементов на качество контролируемого волнового фронта.The implementation in the proposed invention of a two-exposure method of recording a hologram while monitoring non-flatness of annular surfaces made of various materials (metal, graphite, etc.) and having various coatings preserves the main advantages of the holographic interferometry method: compensation of aberrations of the optical system and elimination of the influence of local defects of optical elements on quality of the controlled wavefront.
Экспериментальная апробация посредством предлагаемого способа контроля и голографического интерферометра на его основе показала его работоспособность.Experimental testing by the proposed control method and a holographic interferometer based on it showed its performance.
На фиг. 2 приведена интерферограмма контролируемой металлической детали (кольцо уплотнителя). На фиг.3 проиллюстрирована топограмма ее волновой поверхности.In FIG. 2 shows the interferogram of a controlled metal part (seal ring). Figure 3 illustrates the topogram of its wave surface.
Таким образом, подтверждается эффективность предлагаемого изобретения.Thus, the effectiveness of the invention is confirmed.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014115744/28A RU2558269C1 (en) | 2014-04-18 | 2014-04-18 | Method of holographic control of nonflatness of annular surfaces |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014115744/28A RU2558269C1 (en) | 2014-04-18 | 2014-04-18 | Method of holographic control of nonflatness of annular surfaces |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2558269C1 true RU2558269C1 (en) | 2015-07-27 |
Family
ID=53762769
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014115744/28A RU2558269C1 (en) | 2014-04-18 | 2014-04-18 | Method of holographic control of nonflatness of annular surfaces |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2558269C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU94036622A (en) * | 1994-09-20 | 1996-09-20 | Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем ВНЦ "ГОИ им.С.И.Вавилова" | Device recording large-size holograms |
RU2200968C2 (en) * | 2001-04-12 | 2003-03-20 | Серов Игорь Николаевич | Optical fractional matrix filter, use of optical fractional matrix filter for protection of eyes |
EP1524491A1 (en) * | 2003-10-16 | 2005-04-20 | Universite Libre De Bruxelles | Apparatus coupling an interferometer and a microscope |
-
2014
- 2014-04-18 RU RU2014115744/28A patent/RU2558269C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU94036622A (en) * | 1994-09-20 | 1996-09-20 | Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем ВНЦ "ГОИ им.С.И.Вавилова" | Device recording large-size holograms |
RU2082994C1 (en) * | 1994-09-20 | 1997-06-27 | Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем ВНЦ "ГОИ им.С.И.Вавилова" | Device for recording large-size holograms |
RU2200968C2 (en) * | 2001-04-12 | 2003-03-20 | Серов Игорь Николаевич | Optical fractional matrix filter, use of optical fractional matrix filter for protection of eyes |
EP1524491A1 (en) * | 2003-10-16 | 2005-04-20 | Universite Libre De Bruxelles | Apparatus coupling an interferometer and a microscope |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2011136381A1 (en) | Observation device | |
JP2009540346A5 (en) | ||
US2660922A (en) | Interference microscope | |
RU2558269C1 (en) | Method of holographic control of nonflatness of annular surfaces | |
JP2011227501A (en) | Interferometric system capable of image-forming with multichromatic radiation, using space carrier frequency | |
KR101888924B1 (en) | Time-Multiplexed Structured Illumination with Digital Micromirror Device for Structured Illumination Microscopy and Method of Operating the same | |
US10545458B2 (en) | Optical sectioning using a phase pinhole | |
RU140575U1 (en) | HOLOGRAPHIC INTERFEROMETER FOR CONTROL OF A RING SURFACE NON-PLANE | |
US11500187B2 (en) | Systems, methods, and structures for broadband phase shifting for quantitative phase microscopy | |
Galicher et al. | Expected performance of a self-coherent camera | |
US3672776A (en) | Holographic real-time interferometry with a reconstructed reference beam | |
RU2527316C1 (en) | Interference microscope | |
RU2536764C1 (en) | Method of interference microscopy | |
RU2302612C1 (en) | Mode of observation of a multi-ray interferential image in reflected light with the aid of a fabry-perot interferometer | |
WO2016051283A3 (en) | Interferometric system with variable optics for non-coherent light source and method of interferometric system alignment | |
CZ19150U1 (en) | Holographic microscope | |
Liu et al. | High resolution wavefront measurement with phase retrieval using a diffractive overlapping micro lens array | |
Ahmad et al. | Demystifying speckle field quantitative phase microscopy | |
Ayoub et al. | Optical Diffraction Tomography Based on a Spatial Light Modulator for Biological Imaging | |
US3701579A (en) | Holographic interference microscopy | |
Sun et al. | Novel and simple reversed lateral shear interferometer with single-cube beam splitter and spatial Fourier transform for symmetric lens measurement | |
Desse et al. | Digital Mach-Zehnder holographic interferometer using pulsed laser for analyzing large flow fields | |
Twyman | The testing of microscope objectives and microscopes by interferometry | |
RU2615717C1 (en) | Interferometer for multiple optical measurements | |
Petruck et al. | Speckle-free holographic microscopy |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160419 |