SU1024706A1 - Прибор дл контрол формы асферических поверхностей - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в оптико-механическом производстве дл  технологического и аттестационного контрол  формы асферических поверхностей. Известен прибор дл  контрол  формы асферических поверхностей, содержащий датчик линейных перемещений с механическим щупом, установленный с возможностью поворота вокруг оси, перпендикул рной оси контролируемой поверхности, и снабженный устройством измерени  углов поворота 1 . Этот прибор предназначен дл  конт рол  шлифованных поверхностей, приме нение его дл  контрол  полированных поверхностей нецелесообразно из-за возможности повреждени  контролируемой поверхности при контакте с меха ничёским щупом и 1 недостаточной точности измерений. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  при бор дл  контрол .формы асферических поверхностей, содержащий проекционную систему, выполненную с возможностью поворота вокруг оси, перпенди кул рной к оптической.оси системы, и оптическую систему измерени  направлени  отражаемых контролируемой поверхностью лучей 2 . Недостатки известного прибора заключаютс  в низкой точности контрол  и невозможности контрол  поверхнос.тей , заданных уравнени ми любой степени . Цель -изобретени  - повышение точности контрол  и обеспечение контрол  пове0хностей, заданных уравнени ми любой cteпeни. Поставленна  цель достигаетс  тем, что прибор дл  контрол  формы асферических поверхностей, содержащи проекционную систему, выполненную с возможностью поворота вокруг оси, перпендикул рной к оптической оси системы, и оптическую систему измере ни  направлени  отражаемых контролируемой поверхностью лучей, снабжен столиком с направл ющими дл  пр молинейного перемещени  вдоль оптической оси контролируемой поверхности и с устройством отсчета величина перемещени , диафрагмой и жестко св занной с ней дополнительной направл ющей . Проекционна  и оптическа системы выполнены в виде автоколлимационного микроскопа, установленного с возможностью перемещени  по дополнительной направл ющей и с возможностью поворота вокруг оси, установленной на столике, а диафрагма расположена перед объективом автоколлимационного микроскопа. На фиг. 1 изображена принципиальна  схема прибора дл  контрол  формы вогнутых асферических поверхностей на фиг. 2 - схема прибора дл  контрол  выпуклых асферических поверхностей . Прибор содержит столик 1, снабженный направл ющими 2 дл  пр молинейного перемещени  вдоль оптической оси XX,, контролируемой асферич.еской поверхности 3 и устройством k ртсче та величины перемещени , выполненным в виде микрометренного винта. Дл  гговышени  точности отсчета поворот микрометренного винта может осуществл тьс  через черв чную пере;дачу.. Возможно использование в качестве отсчетного устройства других известных устройств, обеспечивающих достаточную точность. Со столиком 1 жестко соединена ось 5. перпендикул рна  направлению перемещени  столика I. На оси 5 установлена с. возможностью поворота дополнительна  направл юща  6, снабженна  устройством дл  отсчета, угла поворота, например лимбом с измерительным иикроскопом (не показано ). Проекционна  система и оптическа  система измерени  направлени  отражаемых контролируемой поверхностью лучей выполнены в видеавтоколлимационного микроскопа 7, который состоит из источника 8 излучени , конден сатора 9 марки 10, выполненной например , в виде щели, светоделите/т  , 11, объектива 12,сетки 13, окул ра 14 и компенсатора 15 дл  измерени  смещений авто олимационного изображени  марки 10. Компенсатор 15 может быть выполнен, например, в виде линзы , перемещаемой Перпендикул рно оптической оси микрометренным винтом . Функцию проекционной системы выполн ют следующие детали автоколлимационного микроскопа 7: источник 8 излучени , конденсатор 9 марка 10, светоделитель 11 и объектив 12. Функцию оптической системы измерени  направлени  отражаемых контролируемо поверхностью лучей выполн ют (по хаду отражаемых контролируемой поверхностью 3 лучей) объектив 12, светоделитель 11, компенсатор 15 сетка 13 и окул р Т.

Автоколлимационный микроскоп 7 установлен с возможностью, перемещени вдоль его оптической оси дополнительной направл ющей 6, с которой жестко св зана диафрагма 1б Центр диафрагмы 16 совмещен с оптической осью О автоколлимационного микроскопа 7. Диафрагма 16 расположёна между контролируемой поверхностью 3 и объективом 12 автоколлимационного микроскопа 7. Оптическа  ось О Oi аВТОколлимационного микроскопа 7 перпендикул рна оси 5Прибор работает следующим образом

Пучок лучей из источника 8 излучени  направл ют через конденсор 9 и марку (щель) 10 на светоделитель 11, который часть пучка лучей отражает в направлении . Этот пучок лучей проходит через объектив 12, диафрагму 16 и попадает на контролируемую поверхность 3 а otpaжeнный от нее пучок лучей идет в обратном направлении и, проход  через объектив 12, светоделитель 11, компенсатор 15, сетку 13 попадает в окул р 14.

При измерении ось ХХ контролируемой асферической поверхности 3 совмещают с направлением перемещени  столика 1, при этом ось ) должна пересекать ось 5.

Перед началом измерений на поверг ности 3 выбирают р д точек в мериди ональном сечении, рассчитывают углы, между нормал ми к асферической поверхности . в этих точках и осью XXi|, а так)«е положение точек пересечени  нормалей с осью ХХ{ ..

Пусть образ ующа  контролируемой поверхности задана уравнением у i(x}. начало координат совмещено с вершиной асферической поверхности, а ось X совмещена с осью этой поверх ности . Тогда углы (f между нормал ми и осью X определ ютс  из соотношеigc ,J,

рассто ни  от вершины поверхности до точек пересечени  нормалей с

осью X будут равны сумме Х.4 ---.

tg

Расчеты углов Ц) и положений бчек пересечени  нормалей с осью X при

наличии современной вычислительной техники не представл ет трудности.

Дополнительную направл ющую 6 с автокрллимационным микроскопом

5 7 поворачивают на угол, равный наибольшему из рассчитанных углов, и перемещением столика 1 по направл ющим 2 совмещают автоколлимационное изображение с перекрестием сетки 13

0(при этом микроскоп фокусируют на резкость автоколлимационного изображени  в меридиональном сечении, а компенсатор 1 устанавливают в нулевое положение .

15 В процессе измерений ось 5 перемещением столика 1 последовательно совмещают с рассчитанными точками пересечени  нормалей с осью ХХ, дополнительную направл ющую 6 с автоколлимац ион20 ным микроскопом 7 и диафрагмой 16 поворачивают на расчетные УГЛЫ, равные соответствующим углам между осью XXjj и нормал ми к асферической поверхности, автоколлимационный

25 микроскоп 7 перемещают по дополнительной направл щей 6, фокусиру  его на резкость автоколлимационного изображени  в меридиональном сечении , а компенсатором 15 измер ют

30 величину смещени  автоколлимационного изображени . Измеренна  величина смещени  автоколлимационного изображени  равна удвоенной величине смещени  центра кривизны участка контролируемой поверхности в мери35 диональном сечении. Отклонение нормали к контролируемой поверхности от расчетного положени  равно измеренной величине смещени , деленной на удвоенную величину меридиональ41

ного радиуса кривизны.

По результатам найденных отклонений нормалей от расчетного положени  путем интегрировани  наход т профил1 4i контролируемой поверхности. Поворачива  контролируемую деталь вокруг оси XX;,, можно аналогичные измерени  провести в нескольких сечени х. Предлагаемый прибор позвол ет в

и, несколько раз ПОВЫСИТЕ точность измерений и обеспечить контроль асфе . рических поверхностей не только второго пор дка, но и поверхностей любого пор дка.

5 Точность измерений повышаетс  благодар  тому, что в предлагаемом приборе измерение направлени  отражаемых контролируемой поверхностью

лучей осуществл етс  по смещению изображений в плоскост х, проход щих через сагиттальные центры кривизны отдельных участков контролируемых поверхностей, как второго, так и высших пор дков. Точность измерений при этом возрастает, так как смещение изображени  в плоскости проход щей через центр кривизны, вдвое больше смещений в фокальной плос ости , наход щейс  в два раза Лиже к вершине измер емой поверхности, чем центр кривизны.

Кроме/того, точность измерений с помощью предлагаемого прибора

повышаетс  благодар  тому, что в нем объектив системы измерени  направлени  отраженных контролируемой поверх ностью лучей посто нно работает одним и тем же (центральным) участком своего входного зрачка.

Предлагаемый прибор позвол ет контролировать поверхности вращени  .

любого .пор дка и причем без какихлибо компенсаторов и эталонных по-п верхностей, что позволит существенно снизить затраты на подготовг ку производства асферических де-

талей.

/ 2

.

Фив г

//

ff

ГУ

1

Claims (1)

1. 757) ПРИБОР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФОРМЫ АСФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, содержащий проекционную систему, выполненную с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной ц оптической оси системы, и оптическую систему измерения направления отражаемых контролируемой поверхностью лучей, о т лич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля и контроля ловерхностей, заданных уравнениями любой степени, он снабжен столиком с направляющими для прямолинейного перемещения вдоль оптической оси контролируемой поверхности ис устройством отсчета величины перемещения, диафрагмой и жестко связанной с ней дополнительной направляющей, проекционная иоптическ кая системы выполнены в виде автоколлимационного микроскопа,.установленного с возможностью перемещения по дополнительной направляющей с возможностью поворота вокруг оси, установленной на столике, а диафрагма расположена Перед объективом автоколлимационного микроскопа.