SU1610260A1

SU1610260A1 - Способ определени профил шероховатости поверхности издели и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1610260A1
Application number: SU884428416A
Authority: SU
Inventors: Олег Вячеславович Ангельский; Петр Петрович Максимяк
Original assignee: Черновицкий Государственный Университет
Priority date: 1988-05-23
Filing date: 1988-05-23
Publication date: 1990-11-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл определени профил шероховатости поверхности в машиностроении, оптическом приборостроении и т.д. Цель изобретени - повышение точности определени профил шероховатой поверхности и расширение диапазона высот определ емого профил в сторону меньших значений (до 0,01 мкм) за счет соосного совмещени пучков, выравнивани интенсивности пучков, введени разности фаз ϕ/2 между ними и измерени координатного распределени интенсивности результирующей интерференционной картины. Устройство содержит источник 1 излучени , коллиматор 2, светоделитель 3 в виде делительной пластины, объектив 4, компенсатор 5, пластинку λ/8 6, объектив 7, зеркало 8, пьезокерамический модул тор 9, объектив 10, пол ризатор 11 и регистратор 12. Монохроматический параллельный пучок излучени от источника 1 амплитудно расщепл етс на две равноинтенсивные составл ющие. На пути одной из составл ющих помещают исследуемую поверхность 13. На выходе системы составл ющие смешиваютс строго соосно. Изображение поверхности 13 проектируетс в плоскость регистрации. Размер анализируемого участка пол должен быть не более размеров однородного участка интерференционной полосы. Интенсивности опорного и объективного пучков на выходе системы выравниваютс и ввод т между ними разность фаз, равную ϕ/2. Измер ют интенсивность I_о опорного пучка и координатное распределение интенсивности результирующего пол I_р (X,Y) в пределах однородного участка интерференционной полосы. Отклонение профил от базовой линии H (X,Y) определ ют из соотношени H°(X,Y)=1/2K^.COSΑ(I_р(X,Y)/2I_о-1) дл отражающих поверхностей, H^п(X,Y)=1/K(N₁-N₂)^.(I_п(X,Y)/2I_о-1) дл пропускающих поверхностей, где К=2ϕ/λ - волновое число

λ - длина волны излучени

N₁ и N₂ - показатели преломлени вещества издели и окружающей среды соответственно. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл определени профил шероховатости поверхности в машиностроении/оптическом приборостроении и т.д.

Цель изобретени - повышение точности определени профил шероховатой поверхности и расширение диапазона высот измер емого профил в сторону меньших значений (до 0,01. мкм) путем соосного совмещени пучков, выравнивани интенсив- ности пучков, введени разности фаз п/2 между ними и измер.ени координатного распределени интенсивности результирующей интерференционной картины.

На чертеже приведена принципиальна схема устройства дл определени профил шероховатости поверхности издели .

Устройство содержит источник 1 излучени , коллиматор 2, светоделитель 3 в виде делительной пластины, объектив 4, компенсатор 5. фазовую пластинку 6Я /8, объектив 7, зеркало 8, пьезокерамический модул тор 9, объектив 10, пол ризатор 11 и регистратор 12. На чертеже также обозначена исследуема поверхность 13.

Способ с помощью устройства осуществл ют следующим образом.

Источником 1 излучени служит излучение одномодового лазера ЛГ-38. Коллиматор 2, СОСТОЯЩИЙ из двух объективов и диафрагмы между ними, служит дл расширени пучка и формировани волны с плоским фронтом, котора попадает на светоделитель 3. С помощью светоделител в виде пластинки, на одной стороне которой нанесено светоделительное покрытие олна амплитудно расщепл етс на объектую и опорную. Первый пучок лучей, отраенный от светоделител 3, фокусируетс бъективом 4 на исследуемой поверхности . После отражени от нее пучок снова роходит через объектив 4 и светоделитель

3 . Прошедший через объектив 10 и пол ризатор 11 пучок лучей формирует изображение поверхности 13 в приемной плоскости регистратора 12.

5Второй пучок лучей проходит через светоделитель 3, падает на компенсатор 5 проходит пластинку 6 Я/8 и фокусируетс объективом 7 на зеркале 8. Отразившись от зеркала 8, лучи идут в обратном направле- 1U НИИ и падают на светоделитель 3. При этом часть лучей проходит через него и не участвует в определении профил шероховатости поверхности издели , а друга часть лучей отражаетс от светоделител 3 и интерфе- ть рирует с лучами первой ветви интерферометра , образу интерференционную картину полосы, локализованной в бесконечности . Это изображение с помощью объ- ектива 10 переноситс в плоскость и приемной площадки регистратора 12.

Во второй ветви интерферометра помещена пластинка Я /8, главна ось которой ориентирована под углом 45° к плоскости пол ризации падающего пучка. При двоись ном проходе излучени сквозь пластинку Я/8 происходит преобразование линейной пол ризации.падающего излучени в циркул рную , Это позвол ет плавно измен ть соотношение интенсивностей опорного и U объектного пучков на выходе интерферометра . Пол ризатор 11 предназначен дл согласовани пол ризации опорного и объектного пучков.

Методика измерений среднеквадратич- b ного отклонени профил состоит в следующем . Измер ют интенсивность 1о опорного пучка.

Поперечным смещением и вращением объектива 7 обеспечивают соосность объек- и тивного и опорного пучков на выходе интерферометра . В.этом случае интерференционна картина имеет вид равномерной нулевой полосы . Враща пол ризатор 11, обеспечивают равенство интенсивностей объектного и опорного пучков, что контролируетс регистратором 12. Плавным изменением разности хода между об ьектным и опорным пучками в пределах А/2 путем гюдачи напр жени на модул тор 9 обеспечивают значение интенсивности результирующего пол равным 21о. Затем полевую диафрагму регистратора 12 уменьшают до размеров, меньших , чем размер структурных неоднородностей интенсивности результирующего пол , и производ т поперечное сканирование пол . По измеренному координатному распределению интенсивности результирующего пол определ ют профиль поверхности. Определение высоты h(x,y) профил шероховатой поверхности производ т из следующих соотношений:

h°(x,y)

1

2Kcosa 21

(х.у)

дл отражающих поверхностей;

h п Гх v 1f pCX V) 1

У- К(П1-П2)( 21о

дл пропускающих поверхностей,

..2л где К -т- - волновое число;

Я-длина волны излучени ;

m и П2 - показатели преломлени вещества издели и окружающей среды соответственно .

Claims

Формула изобретени

1, Способ определени профил шероховатости поверхности издели , заключающийс в том, что формируют монох|эоматический параллельный пучок излучени , расщепл ют пучок по амплитуде на два, помещают изделие на пути одного из пучков, формируют изображение поверхности издели в плоскости регистрации, получают интерференционную картину в плоскости регистрации и определ ют высоту профил шероховатой поверхности, отличаю щийс тем,что, с целью повыше5

0

5

ни точности определени и расширени диапазона высот измер емого профил в сторону меньших значений, производ т соосное совмещение пучков, выравнивают интенсивности пучков, ввод т разность фаз Jt/2 между ними, измер ют интенсивность 1о одного из пучков, измер ют координатное распределение интенсивности 1р(х,у) интерференционной картины, а определение высоты h(x,y) профил шероховатости поверхности издели производ т из следу ющих соотношений:

h°(.y)1

2 К

IP (х . у)

1

0

5

0

5

0

5

дл отражающих поверхностей; h(x,y) V (

-1

где К (Щ - П2) I, 2 1о дл пропускающих поверхностей,

2л;

- волновое число;

Я-длина волны излучени ;

m и П2 - показатели преломлени вещества издели и опружающей среды соответственно .
2.Устройство дл определени профил шероховатости поверхности издели , содержащее последовательно установленные источник излучени , коллиматор и светоделитель , предназначенный дл делени излучени на два пучка, в одном из которых расположен обьектив, а в другом - компенсатор , объектив и опорное зеркало, и регистратор , отличающеес тем, что в качестве источника излучени использован источник высококогерентного линейно-пол ризованного излучени , а устройство снабжено фазовой пластинкой Я/8, установленной во втором пучке, по ходу излучени за компенсатором так, что ее главна ось ориентирована под углом 45° к плоскости пол ризации источника излучени , пьезоке- рамическим модул тором, на котором закреплено опорное зеркало, и пол ризатором, установленным по ходу излучени перед регистратором .