SU750273A1

SU750273A1 - Microinterferometer for surface roughness monitoring

Info

Publication number: SU750273A1
Application number: SU772558876A
Authority: SU
Inventors: Валентина Александровна Веснина; Альфред Александрович Кучин; Галина Константиновна Литвинова
Original assignee: Предприятие П/Я А-1705
Priority date: 1977-12-26
Filing date: 1977-12-26
Publication date: 1980-07-23

Description

Изобретение относитс к области конт рольно-измерительной техники и может быта использовано, в частности, дл контрол шероховатости особотонкообработан 1ых деталей , высоты неровностей у кото рых менее О,ОЗ мкм. Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс микроинтер- ферометр дл контрол шероховатости поверхности , содержащей последовательно расположенные коллиматор, светоделитель дл разделени светового потока на рабочую ветвь, имеющую объектив, и на ветвь сравнени , имеющую компенсационный элемент, объектив и элемент с поверхностью сравнени и зрительную тру- бу и . Недостатком известного микроинтерферометра вл етс малое увеличение в направлении вдоль интерференционной полосы , вследствие чего неровности менее О,1 мкм не могут быть измерены с необходимой точностью. Целью изобретени вл етс повьшение точности контрол . Поставленна цель достигаетс тем, что микроинтерферометр снабжен анаморфотной телескопической системой, расположенной между светоделителем и объективом зрительной трубы, Кроме того, анаморфотна телескопическа система вьшолнена в виде двух цилиндрических ахроматических линз, образующие цилиндров которых параллельны линии, соедин ющей центры зрачков объективов обеих ветвей микроинтерферометра. На фиг. 1 - изображена принципиальна оптическа схема микрош терферометра; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - взаимное расположение зрачков объективов в плоскости зрачка микроинтерфер оме тра. Предлагаемъгй микро1штерферометр содержит коллиматор, состо щий из источника 1 света, конденсатора 2, диафрагмы 3 и объектива 4, светоделитель 5 дл разделени светового потока на рабочуюThe invention relates to the field of control and measuring equipment and can be used, in particular, to control the roughness of the fine workmanship of the first parts, the height of the irregularities in which less than O, OZ microns. The closest technical solution to the invention is a microinterferometer for controlling the surface roughness, containing successive collimator, a beam splitter for dividing the luminous flux into the working branch, having a lens, and the comparison branch, having a compensation element, a lens and an element with a comparison surface and visual trumpet and. A disadvantage of the known microinterferometer is a small increase in the direction along the interference band, as a result of which irregularities less than 0, 1 micron cannot be measured with the required accuracy. The aim of the invention is to increase the accuracy of the control. The goal is achieved by the fact that the microinterferometer is equipped with an anamorphic telescopic system located between the beam splitter and the objective of the telescope. In addition, the anamorphic telescopic system is implemented in the form of two cylindrical achromatic lenses, which form cylinders which are parallel to the lines connecting the centers of the pupils of the two microinterfering lenses of the two interconnectors. FIG. 1 shows a basic optical microscope of a terferometer; in fig. 2 is a view along arrow A in FIG. one; in fig. 3 - the relative position of the pupils of the lenses in the plane of the pupil of the microinterfer meter. The proposed microinterferometer contains a collimator consisting of a light source 1, a condenser 2, a diaphragm 3, and a lens 4, a beam splitter 5 for dividing the light flux into the working

ветвь, имеющую объект ив 6 с выходным зрачком 7т и на ветвь q:aBHeHHH, имеющую компенсационный элемент 8, обьек. тив 9 с выходным 9рачком 10, элемент 11с поверхностью с(1авнени , анаморфотную телескопическую систему 12, зритель ную трубу, состо щую из обьектива 13 и окул фа 14. Контролируема поверхность обозначена индексом 15.a branch having a willow object 6 with an exit pupil of 7t and a branch q: aBHeHHH, having a compensation element 8, is lined up. 9, with the exit 9, the arm 10, the element 11c with a surface with (the front, anamorphic telescopic system 12, the viewing tube, consisting of the lens 13 and the oculus fa 14. The controlled surface is indicated by the index 15.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Пучок лучей от источника 1 света выходит из обьектива 4 коллиматора и вл етс светоделителем 5 на два, один из которых проходит через светоделитель 5, другой отражаетс от него. Пучок лучей, прошедший через светоделитель 5, собираетс объективом 9 в его фокусе на элементе 11 с повфхностью сравнени . Пучок лучей, отраженный от светоделител 5, собираетс в фокусе обьектива 6 на контролируемой поверхности 15. Пучки, отраженные от исследуемой поверхности 15 и поверхности сравнени элемента 11 идут обратно по тем же направлени м и, соедин сь насветоделителе 5, интерферируют , образую изображение интерференционных полос в бесконечности. Дл получени интерференционных полос конечной ширины выходные зрачки 7 и 10 обеих ветвей интерферометра должны быть разведены друг относительно друга, и тогда интерференционные полосы, возникающие, в результате сложени двух пучков лучей , будут перпендикул5фны линии, соеди- н ющей центры зрачков объективов 6 и 9 (см. фиг. 2 и З).The beam of rays from the light source 1 emerges from the collimator lens 4 and is a beam splitter 5 into two, one of which passes through the beam splitter 5, the other is reflected from it. The beam of rays passing through the beam splitter 5 is assembled by lens 9 in its focus on element 11 with a comparison. The beam of rays reflected from the beam splitter 5 is collected at the focus of the lens 6 on the test surface 15. The beams reflected from the test surface 15 and the comparison surface of the element 11 go back along the same directions and, interconnecting with the light divider 5, interfere to form an image of interference fringes in infinity. To obtain interference fringes of finite width, the exit pupils 7 and 10 of both branches of the interferometer must be divorced relative to each other, and then the interference fringes resulting from the addition of two beams of rays will be perpendicular to the lines connecting the centers of the pupils of objectives 6 and 9 ( see Fig. 2 and C).

Изображение интерференционнъсс полос переноситс анаморфотной телескоп1гческой системой 12 и объективом 13 зрительной трубы в фокальную плоскость окул ра 14. При этом введение между светоделителем и объективом зрительной трубы анаморфной телескопической системы 12 в виде двух цилиндрических ахроматических линз образующие цилиндров которъгх параллельны линии, соедин ющей центры зрачков объективов (перпенди-ул рны плоскости чертежа, см. фиг. 3), не вызывает изменени интерференционной картины, интер- ференционнъю полосы остаютс той жеThe image of the interference bands is transferred by the anamorphic telescopic system 12 and the objective lens 13 of the telescope to the focal plane of the ocular 14. In this case, the introduction between the beam splitter and the objective of the telescope of the anamorphic telescopic system 12 in the form of two cylindrical achromatic lenses forming the cylinders which are parallel to each other, the connecting centers that connect the center axes are connected centers that connect the centers of the cylinders which are two cylindrical achromatic lenses forming the cylinders which are parallel lines that connect the centers and the center centers of the telescopic system 12 which are connected to each other. (perpendicular to the plane of the drawing, see fig. 3), does not cause a change in the interference pattern, the interference band remains the same

ширины. В поле зрени окул ра 14 одновременно виднъ изображение контролируемой поверхности 15 и интерференционные полосы. В тех местах, где полосы пересекают неровности (следы от обработки ), они искривл ютс . При этом направление следов от обработки должно быть ориентирован.о перпендикул рно к интерф«фенцис«нъ1м полосам.widths. In the field of view, the ocular 14 and simultaneously visible image of the test surface 15 and interference fringes. In those places where the stripes intersect the irregularities (traces of processing), they are curved. In this case, the direction of the traces from the treatment should be oriented perpendicularly to the inter- nal fencis in 1m bands.

Погрешность измерений высоты неровностей на предложенном микроинтерферометре составл ет 0,02 мкм вместо 0,04 мкм в прототипе.The error in measuring the height of irregularities on the proposed microinterferometer is 0.02 µm instead of 0.04 µm in the prototype.

Таким образом, предложенное решение позволит снизить погрешность измерений на 50% и расширить диапазон измер емых неровностей до 14 класса шероховатости (0,03 мкм).Thus, the proposed solution will reduce the measurement error by 50% and expand the range of measured irregularities to the 14th roughness class (0.03 µm).

Claims

1. Microinterferometer to control the surface roughness, containing sequentially arranged collimator, a beam splitter for dividing the luminous flux into the working branch having a lens, and into a comparison branch, having a compensation element, a lens and an element with a comparison surface, and a visual pipe, different that, in order to increase the accuracy of control, it is equipped with an anamorphic telescopic system located between the beam splitter and the lens of a telescope.

2. The microinterferometer according to claim 1, in which, the anamorphic telescopic system is designed as two cylindrical achromatic lenses, forming cylinders which are parallel to the line connecting the centers of the pupils of the objectives of both branches of the microinterferometer.

Sources of information taken into account in the examination

1. Kolomiytsov Yu. V. and others. Optical instruments for measuring linear and angular values in mechanical engineering. M., Mechanical Engineering 1964, p. 2O4-2O5 (prototype).