SU369388A1

SU369388A1 - OPTICAL METHOD OF MEASURING DIFFUSION FROM NOMINAL SIZE DETAILS

Info

Publication number: SU369388A1
Application number: SU1608940A
Authority: SU
Inventors: изобретени Автор
Original assignee: А. А. Данилов Северо Западный заочный политехнический институт
Priority date: 1971-01-05
Filing date: 1971-01-05
Publication date: 1973-02-08

Description

1one

Изобретение относитс к области измерительной техники, а именно к оптическим измерительным средствам, и используетс дл контрол с высокой точностью отклонений от номинального размера сверхточных оптических деталей и деталей приборостроени , проводимого , например, в услови х термостатировани .The invention relates to the field of measurement technology, namely, to optical measuring devices, and is used to control with high accuracy deviations from the nominal size of ultra-precise optical and instrumental parts, for example, carried out under thermostatic conditions.

Известен оптический способ измерени отклонени от номинального размера детали, заключающийс в том, что определ ют смещение светового пучка и соответствующее ему перемещение оптического элемента, по которому суд т об отклонении размера.An optical method for measuring the deviation from the nominal part size is known, which consists in determining the displacement of the light beam and the corresponding displacement of the optical element according to which the size deviation is judged.

Известный способ, основанный на определении смещени , вызванного прело1 1лением лучей в оптическом элементе, не дает возможности измер ть доли микрометра с достаточной точностью.The known method, based on the determination of the displacement caused by the interleaving of rays in an optical element, makes it impossible to measure fractions of a micrometer with sufficient accuracy.

Основанные на этом способе оптические компенсаторы в виде клиньев, плоскопараллельной пластинки, линз и т. д. имеют общую погрешность измерени , состо щую из трех погрешностей: погрещности аттестации шкал, погрешности совмещени щтрихов и погрешности отсчета.Based on this method, optical compensators in the form of wedges, a plane-parallel plate, lenses, etc., have a common measurement error consisting of three errors: errors of scale certification, error of combining schtrichs and reference errors.

Все указанные погрешности имеют одинаковую величину и одинаково вли ют на точность измерени .All of these errors have the same magnitude and equally affect the accuracy of the measurement.

Предлагаемый способ отличаетс от известного тем, что, с целью повыщени точности измерени , определ ют смещение отраженного от оптического элемента светового пучка, вызванное влением переноса световой энергии вдоль поверхности раздела двух сред при полном внутреннем отражении и определ емое зависимостью:The proposed method differs from the known one in that, in order to increase the measurement accuracy, the offset of the light beam reflected from the optical element is determined, caused by the phenomenon of light energy transfer along the interface between two media with full internal reflection and determined by the dependence:

l/--(irrl / - (irr

где d - величина смещени отраженного светового пучка лучей,where d is the amount of displacement of the reflected light beam of rays,

k - посто нный коэффициент, «1 - показатель преломлени веществаk is a constant coefficient, “1 is the refractive index of a substance

оптического элемента, 2 - показатель преломлени среды, граничащей с оптичесним элементом, X - длина волны света, Ф - угол отражени светового пучка от поверхности оптического элемента.optical element, 2 is the refractive index of the medium bordering the optical element, X is the wavelength of light, and Ф is the angle of reflection of the light beam from the surface of the optical element.

По теории полного внутреннего отражени , основанной на уравнени х Максвелла, это отражение выражено не резко на границе между оптически плотной и неплотной средой. Замечено , что на месте падени светового пучка энерги света переходит в менее плотную среду , т. е. переходит поверхность раздела, а затем в другом месте полностью возвращаетс в первую, более плотную среду.According to the theory of total internal reflection, based on Maxwell's equations, this reflection is not expressed sharply at the boundary between the optically dense and non-dense media. It has been observed that, at the place of incidence of the light beam, the light energy is transferred to a less dense medium, i.e., the interface passes, and then returns to a first, more dense medium elsewhere.

Таким образом, имеет место некоторое смещение d отраженпого пучка лучей. Анализиру формулу, можно установить, что измен угол отражени ф пучка лучей в диапазоне углов полного внутреннего отражени , т. е. приблизительно от 43° и выше, получим очень малую величину смещени d светового пучка, отраженного гранью оптического элемента. Thus, there is some displacement d of the reflected beam of rays. Analyzing the formula, it can be established that by changing the angle of reflection f of the beam of rays in the range of angles of total internal reflection, i.e., from about 43 ° and above, we obtain a very small displacement d of the light beam reflected by the face of the optical element.

На основании этого влени разработан способ измерени малых отклонений размеров , по которому поворотом оптического элемента измен ют угол отражени светового пучка от отражающей грани, что в свою очередь вызывает параллельное смещение пучка. Совмеща световой индекс, образованный пучком лучей, с границей измер емой величины , компенсируют отклонение размера и затем по углу поворота оптического элемента определ ют это отклонение.On the basis of this phenomenon, a method has been developed for measuring small deviations of dimensions, in which the angle of reflection of a light beam from a reflecting face is changed by rotating an optical element, which in turn causes a parallel displacement of the beam. By combining the light index formed by the beam of rays with the boundary of the measured value, the deviation of the size is compensated and then this deviation is determined by the angle of rotation of the optical element.

Предлагаемый способ позвол ет получить очень большой масштаб измерени . Большой масштаб измерени позвол ет свести погрешность отсчета к погрещности высшего пор дка малости по сравнению с двум другими, котора вследствие этого, не будет вли ть на точность измерени .The proposed method allows a very large measurement scale to be obtained. The large scale of measurement makes it possible to reduce the error of reading to the error of a higher order of smallness compared to the other two, which, therefore, will not affect the accuracy of the measurement.

Нелинейностью зависимости смещени d пучка лучей можно пренебречь, использу диапазон углов отражени гр примерно от 60° доThe non-linearity of the dependence of the displacement d of the beam of rays can be neglected, using a range of reflection angles gr about 60 ° to

85°, в котором эта зависимость приближаетс к линейной.85 ° in which this relationship approaches linear.

Предмет изобретени Subject invention

Оптический способ измерени отклонени от номинального размера детали, заключающийс в том, что определ ют смещение светового пучка и соответствующее ему перемещение оптического элемента, по которому суд т об отклонении размера, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени , определ ют смещение отраженного от оптического элемента светового пучка, вызванное влением переноса световой энергии вдоль поверхности раздела двух сред при полном внутреннем отражении и определ емое зависимостью:An optical method for measuring the deviation from the nominal size of a part, which consists in determining the displacement of the light beam and the corresponding displacement of the optical element, according to which a size deviation is judged, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, the offset from the optical element of the light beam, caused by the phenomenon of the transfer of light energy along the interface between two media with full internal reflection and determined by the dependence:

d (rd (r

е d - величина смещени отраженного светового пучка лучей, k - посто нный коэффициент, Л - показатель преломлени веществаe d is the magnitude of the displacement of the reflected light beam of rays, k is the constant coefficient, L is the refractive index of the substance

оптического элемента, П2 - показатель преломлени среды, граничащей с оптическим элементом, К - длина волны света, Ф - угол отражени светового пучка от поверхности оптического элемента.optical element, P2 is the refractive index of the medium bordering the optical element, K is the wavelength of light, and Ф is the angle of reflection of the light beam from the surface of the optical element.