Устройство для контроля угловых параметров плоскопараллельных пластин

 

Использование: в контрольно-измерительной технике для контроля угловых параметров как прозрачных, так и непрозрачных полированных плоскопараллельных пластин. Сущность изобретения: световой пучок, вышедший из автоколлиматора, на светоделителе разделяется на два световых пучка. Первый пучок, пройдя через светоделитель, отразившись от зеркал и светоделительного покрытия светоделителя, возвращается в автоколлиматор. Второй пучок, отразившись от оптических элементов, также возвращается в автоколлиматор. В поле зрения автоколлиматора будут наблюдаться блики, угловое расстояние между которыми будет определять клиновидность пластины. 3 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, для контроля угловых параметров (клиновидности, угла отклонения выходящего луча) как прозрачных, так и непрозрачных полированных плоскопараллельных пластин.

Известно устройство для контроля угловых параметров плоскопараллельных пластин, содержащее автоколлиматор и предметный столик (Афанасьев В.А. Оптические измерения. М. Недра, 1968, с.50-51).

Причинами, препятствующими получению высокой точности контроля, являются погрешность определения показателя преломления, погрешность базирования образцовой и контролируемой детали на предметном столике прибора, а также раздельное, а не одновременное наблюдение бликов в поле зрения.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для контроля угловых параметров плоскопараллельных пластин, содержащее автоколлиматор, предметный столик, оптический блок, расположенный на оптической оси автоколлиматора (а.с.СССР N 977947, G 01 B 11/26, 1982).

Причиной, препятствующей получению высокой точности контроля, является погрешность изготовления оптических деталей, причем за счет построения схемы измерений эта погрешность в фокальной плоскости автоколлиматора удваивается. Кроме того, на точность устройства влияет наличие крышеобразной грани призмы БКР-180^o, неточность изготовления которой приносит двоение изображения.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для контроля угловых параметров плоскопараллельных пластин, обеспечивающего повышение точности контроля угловых параметров.

Технический результат повышение точности контроля угловых параметров плоскопараллельных пластин достигается тем, что в устройстве для контроля угловых параметров плоскопараллельных пластин, содержащем автоколлиматор, предметный столик и оптический блок, расположенный в ходе светового пучка автоколлиматора, оптический блок выполнен в виде системы из трех зеркал и светоделителя и расположен таким образом, что светоделитель и первое по ходу излучения прошедшего светоделитель зеркало установлены последовательно на оптической оси автоколлиматора, второе зеркало по ходу отраженного светоделителем пучка лучей оптически связано через третье с первым зеркалом, при этом нормали трех зеркал и светоделителя лежат в одной плоскости, а предметный столик ориентирован таким образом, что его опорная поверхность расположена между первым и вторым зеркалами.

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для контроля угловых параметров плоскопараллельных пластин; на фиг.2 поле зрения автоколлиматора в момент измерения клиновидности непрозрачной плоскопараллельной пластины; на фиг.3 поле зрения автоколлиматора в момент измерения клиновидности и угла отклонения луча прозрачной плоскопараллельной пластиной.

Устройство содержит автоколлиматор 1 с горизонтальной измерительной шкалой, предметный столик 2, оптический блок, состоящий из первого зеркала 3, третьего зеркала 4, второго зеркала 5 и светоделителя 6. Опорная поверхность предметного столика 2 и измеряемая деталь 7 расположены между первым зеркалом 3 и третьим зеркалом 4. Светоделитель 6 и первое по ходу излучения прошедшего светоделитель 6 зеркало 3 установлены последовательно на оптической оси автоколлиматора 1, второе зеркало 5 по ходу отраженного светоделителем 6 пучка лучей оптически связано через третье зеркало 4 с первым зеркалом 3. Нормали зеркал 3, 4, 5 и светоделителя 6 лежат в одной плоскости. Пучок лучей, вышедший из автоколлиматора 1, и пучок лучей, отраженный от зеркала 5, ориентированы под углом 90^o.

Устройство работает следующим образом (фиг.1). Параллельный световой пучок, вышедший из автоколлиматора 1, на светоделителе 6 разделяется на два световых пучка П1 и П2. Первый пучок П1, пройдя через светоделитель 6, отразившись от зеркал 3, 4, 5 и светоделительного покрытия светоделителя 6, возвращается в автоколлиматор 1. Второй пучок П2, отразившись от светоделительного покрытия светоделителя 6, зеркал 5, 4, 3 и пройдя через светоделитель 6, также возвращается в автоколлиматор 1. Измерительная схема построена на встречном ходе параллельных пучков лучей П1 и П2. При отсутствии на столике 2 контролируемой плоскопараллельной пластины 7 в центре поля зрения автоколлиматора 1 наблюдается один яркий блик, например штрих, представляющий собой изображение марки автоколлиматора 1.

В случае непрозрачной пластины 7 (фиг.1) в поле зрения автоколлиматора 1 будут наблюдаться два ярких блика (фиг.2). Блики У1 и У2 образованы пучками лучей П1' и П2' после отражения пучка лучей П1 от грани "а" и пучка П2 от грани "в" пластины 7 соответственно. Угловое расстояние между бликами У1 и У2 будет определять клиновидность σ пластины 7, которую можно определить из формулы 2s У2-У1. Если значение 2s положительное, то основание клина пластины 7 расположено справа (фиг.1) от измерения, если отрицательное, то слева. При наклонах пластины 7 блики У1 и У2 передаются в поле зрения автоколлиматора 1 без изменения их относительного расположения.

В случае прозрачной пластины 7 (фиг.1) в поле зрения автоколлиматора 1 будут наблюдаться шесть бликов. Для измерения параметров пластины 7, клиновидности s и угла преломления w достаточно четырех бликов (фиг.3). Первая пара бликов У¹ и У2' образована пучками П1" и П2" после прохождения пучков П1 и П2 через пластину 7. Угловое расстояние между бликами У² и У1' будет равно удвоенному значению угла отклонения луча пластиной 7-2w. Вторая пара бликов У1 и У2 образована пучками П1' и П², полученными после отражения пучка П1 от грани "а" пластины 7 и пучка П2 от грани "в" пластины 7 соответственно. Угловое расстояние между бликами У1 и У2 будет равно 2 s (см. фиг.1, 2). Третья пара бликов, образованная пучком П1 при отражении от грани "в" пластины 7 и пучком П2 при отражении от грани "а" пластины 7, на фиг.3 не показана.

Схема измерений построена таким образом, что позволяет при градуировке шкалы непосредственно определять величины s и w из формул 2ω=Yʹ2-Yʹ1=2σ(n-1) и 2σ=Y2-Y1, где n- коэффициент преломления материала контролируемой пластины при одновременном, а не раздельном наблюдении бликов в поле зрения автоколлиматора 1. Малые подвижки автоколлиматора 1, предметного столика 2 с контролируемой пластиной 7 не влияют на угловое расстояние 2 ω и 2 s. Построение схемы измерений на основе зеркал обеспечивает более высокую точность контроля.

Формула изобретения

Устройство для контроля угловых параметров плоскопараллельных пластин, содержащее автоколлиматор, предметный столик и оптический блок, расположенный в ходе светового пучка от автоколлиматора, отличающееся тем, что оптический блок выполнен в виде системы из трех зеркал и светоделителя и расположен так, что светоделитель и первое по ходу излучения, прошедшего светоделитель, зеркало установлены последовательно на оптической оси автоколлиматора, второе по ходу отраженного светоделителем пучка лучей оптически связано через третье с первым зеркалом, нормали трех зеркал и светоделителя лежат в одной плоскости, а предметный столик ориентирован так, что его опорная поверхность расположена между первым и вторым зеркалами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3