Метод контроля формы выпуклых оптических сферических и асферических поверхностей и устройство для его осуществления

Изобретение относится к технологиям получения топографической карты поверхности интерференционным методом и позволяет контролировать форму выпуклой сферической (СП) или асферической (АП) поверхностей. Технический результат - возможность получения топографической карты выпуклых СП или АП оптических деталей. Монохроматический пучок параллельных лучей направляют на контролируемую выпуклую поверхность так, что часть пучка отражается от контролируемой поверхности, образуя объектный пучок, а часть - проходит мимо, и образует опорный пучок, который, взаимодействуя с объектным пучком, образует интерферограмму в виде системы дуг, позволяющих однозначно определить форму контролируемой поверхности. Ось симметрии контролируемой СП или АП ориентируется перпендикулярно направлению распространения параллельного пучка лучей, что дает возможность контролировать выпуклые поверхности большого диаметра без применения оптических деталей, размеры которых превышают размеры контролируемых поверхностей. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к технологиям получения топографической карты поверхности интерференционным методом и позволяет контролировать форму выпуклой сферической поверхности (СП) или выпуклой асферической поверхности (АП).

Известны интерференционные приборы для измерений отклонений формы АП, в которых за счет использования компенсатора формируется интерференционная картина, которая несет в себе информацию об отклонениях формы контролируемой АП [патент RU 2396513, патент US 9279667]. При этом компенсатор представляют собой линзовый, зеркальный или голографический элемент, который преобразует плоский или сферический волновой фронт в асферический, совпадающий с теоретической формой контролируемой АП. Недостатком является то, что компенсатор рассчитывается и изготовляется для контроля конкретной АП, а для контроля АП с другими параметрами требуется изготавливать и использовать новый компенсатор.

Кроме того, при контроле формы выпуклых АП компенсаторы имеют размеры, превышающие размеры контролируемой области зеркала [1, 2]. Это существенно увеличивает стоимость контролируемой выпуклой АП, а при контроле зеркал диаметром более 1 м это приводит к необходимости контроля по частям с последующей «сшивкой» интерферограмм, полученных от разных участков контролируемой выпуклой поверхности (КВП) (метод переналожений [1, 2]), что в свою очередь влечет потерю точности.

Поэтому разработка универсального метода контроля выпуклых АП и СП, не требующего применения крупногабаритных вспомогательных оптических элементов, является актуальной задачей.

В качестве аналога целесообразно взять установку для контроля выпуклых АП, схема которой описана в патенте [3], решающую задачу получения топографической карты выпуклых и вогнутых СП и АП за счет того, что монохроматический пучок параллельных лучей направляют на КВП так, что часть пучка отражается от КВП, образуя объектный пучок, а часть - проходит мимо КВП и образует опорный пучок, который взаимодействуя с объектным пучком, образует интерферограмму, представляющую собой систему дуг, эквидистантных профилю контролируемой поверхности, лежащем в сечении, перпендикулярном направлению распространения светового пучка. Интерферограмма проецируется с помощью объектива на приемник излучения. Измеряя параметры интерферограммы, получают профиль КВП.

Недостатком этой установки является то, что размер интерферограммы равен диаметру КВП. При контроле поверхностей малого диаметра (до 30 мм) интерферограмму можно спроецировать на приемнике в масштабе 1:1; при контроле поверхностей более 30 мм следует либо уменьшить изображение интерферограммы, либо проецировать ее участки на разные приемники излучения; оба эти подхода приведут к снижению точности контроля.

Задачей изобретения является устранение недостатков известных решений.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретений, является возможность получения топографической карты произвольных выпуклых СП или АП оптических деталей (линз, зеркал).

Указанный технический результат достигается за счет того, что монохроматический пучок параллельных лучей направляют на контролируемую выпуклую поверхность так, что часть пучка отражается от контролируемой поверхности, образуя объектный пучок, а часть - проходит мимо контролируемой поверхности и образует опорный пучок, который взаимодействуя с объектным пучком, образует интерферограмму в виде системы дуг, закон изменения ширины которых однозначно определяется формой контролируемой поверхности. Ось симметрии контролируемой сферической или асферической поверхности ориентируется перпендикулярно направлению распространения параллельного пучка лучей, за счет чего поперечный размер пучка лучей определяется не диаметром контролируемой поверхности, а ее крутизной, то есть углом между осью симметрии и нормалью к краю контролируемой поверхности, что дает возможность контролировать выпуклые поверхности большого диаметра без применения вспомогательных оптических деталей, размеры которых превышают размеры контролируемых поверхностей.

В части устройства технический результат достигается за счет того, что устройство для контроля формы выпуклых оптических сферических и асферических поверхностей, состоит из оптически связанных и расположенных последовательно: коллиматора, объектного узла с контролируемой выпуклой поверхностью и регистрирующего узла, при этом коллиматор размещен таким образом, что сформированный им пучок параллельных лучей перпендикулярен оси симметрии контролируемой выпуклой поверхности, причем последняя размещена на прецизионном поворотном столе; регистрирующий узел состоит из микрообъектива и матричного приемника излучения, установленных с возможностью перемещения вдоль оси симметрии контролируемой выпуклой поверхности.

Дополнительно перед регистрирующим узлом устанавливают штриховую меру длины.

Изобретение поясняется чертежом.

На Фиг. 1 показана структурно-функциональная оптическая схема устройства, где 1 - коллиматор, 2 - прецизионный поворотный стол, 3 - КВП, 4 - штриховая мера, 5 - линейный транслятор, 6 - микрообъектив, 7 - матричный приемник излучения.

Изобретение может быть реализовано на основе устройства, состоящего из оптически связанных и расположенных последовательно: коллимирующего устройства (1), объектного узла (II), состоящего из контролируемой детали 3 и поворотного стола 2, и регистрирующего узла (III), состоящего из микрообъектива (6) и матричного приемника излучения (7).

Отличием изобретения является то, что регистрирующий узел состоит из микрообъектива 6 и матричного приемника излучения 7, которые перемещаются по линейному транслятору 5 вдоль оси симметрии КВП, а объектный узел (II) включает прецизионный поворотный стол 2.

В предпочтительном варианте осуществления в состав системы регистрации III устанавливают штриховую меру длины 4.

Устройство работает следующим образом.

Пучок параллельных лучей, формируемый коллиматором, направляют перпендикулярно оси симметрии контролируемой КВП (3), расположенной на прецизионном поворотном столе (2). Одна часть пучка (предметная), отражается от КВП и направляется на микрообъектив (6), а другая (опорная) распространяется, не взаимодействуя с КВП. Опорный и объектный пучки интерферируют, причем интерференционная картина наблюдается в плоскости, перпендикулярной направлению распространения опорного пучка и параллельной оси симметрии КВП. Исследуется сечение интерферограммы плоскостью, содержащей ось симметрии КВП и параллельной направлению распространения излучения, сформированного коллиматором. Закон распределения ширины полосы в этом сечении интерферограммы однозначно определяется формой профиля КВП, лежащего в этом же сечении.

Измерения происходят в несколько этапов - сначала сканируется профиль КВП (3) вдоль оси симметрии КВП, затем при помощи прецизионного поворотного стола (2) КВП поворачивается и выполняются измерения по множеству сечений КВП (3). Полученные топографии всех сечений сшивают в единую топографическую карту, чем достигается поставленный технический результат.

Источники информации

1. Пуряев Д.Т. Методы контроля оптических асферических поверхностей. М.: Машиностроение, 1976. 262 с.

2. Оптический производственный контроль / под ред. Д. Малакары: пер. с англ. Е.В. Мазуровой и др.; Под ред. А.Н. Соснова. М.: Машиностроение, 1985. 400 с.

3. Способ измерения профиля оптических поверхностей: а.с. 1044969 СССР, МКИ G01B 11/24. / Д.Т. Пуряев (СССР) №3467407.25-28; Заявлено 09.07.82; опубл. 30.09.83, Бюлл. №36. 3 с.

1. Метод контроля формы выпуклых оптических сферических и асферических поверхностей, заключающийся в том, что монохроматический пучок параллельных лучей направляют на контролируемую выпуклую поверхность так, что часть пучка отражается от контролируемой поверхности, образуя объектный пучок, а часть - проходит мимо контролируемой поверхности и представляет собой опорный пучок, который, взаимодействуя с объектным пучком, образует интерферограмму в виде системы дуг, закон изменения ширины которых однозначно определяется формой контролируемой поверхности, отличающийся тем, что ось симметрии контролируемой сферической или асферической поверхности ориентируется перпендикулярно направлению распространения параллельного пучка лучей, за счет чего поперечный размер пучка лучей определяется не диаметром контролируемой поверхности, а ее крутизной, то есть углом между осью симметрии и нормалью к краю контролируемой поверхности.

2. Устройство для контроля формы выпуклых оптических сферических и асферических поверхностей, состоящее из оптически связанных и расположенных последовательно: коллиматора, объектного узла с контролируемой выпуклой поверхностью и регистрирующего узла, отличающееся тем, что коллиматор размещен таким образом, что сформированный им пучок параллельных лучей перпендикулярен оси симметрии контролируемой выпуклой поверхности, причем последняя размещена на прецизионном поворотном столе, регистрирующий узел состоит из микрообъектива и матричного приемника излучения, установленных с возможностью перемещения вдоль оси симметрии контролируемой выпуклой поверхности.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что дополнительно перед регистрирующим узлом устанавливают штриховую меру длины.



 

Похожие патенты:

Изобретение может использоваться при неинвазивной оценке функционального состояния поверхностных сосудов и уровня оксигенации участка биологической ткани. Устройство содержит коллиматор, светоделительный элемент, референтный канал с первым зеркалом, объектный канал, имеющий микрообъектив и плоскость для объекта исследований, приёмный канал с матричным фотоприёмником.

Заявляемое изобретение относится к оптической голографии и предназначено для формирования периодических интерференционных картин. Перестраиваемый вращением двухлучевой интерферометр, предназначенный для формирования периодических интерференционных картин, содержит последовательно расположенные по ходу излучения источник, светоделительный элемент, выполняющий две необходимые и достаточные для двухлучевого интерферометра функции: расщепление исходного пучка на два парциальных и последующее их сведение на заданной плоскости под изменяемым углом схождения, и фотоприемник.

Изобретение относится к области оптики, а именно к способам определения оптической однородности и выявления структурных дефектов оптических кристаллов, и может быть использовано для контроля качества одноосных кристаллов.

Изобретение относится к технологиям визуально-измерительного контроля. Способ повышения точности геометрических измерений, проводимых с помощью стереоскопического устройства на основе призменно-линзовой оптической системы, включает предварительную калибровку устройства на основе совместной обработки набора изображений тест-объекта, зарегистрированных при различных положениях тест-объекта относительно оптической системы, и вычисление калибровочных параметров математической модели оптической системы и матричного приемника излучения, регистрацию изображения исследуемого объекта и обработку этого изображения, вычисление координат точек поверхности исследуемого объекта в трехмерном пространстве и расчет геометрических параметров исследуемого объекта с использованием калибровочных параметров.

Способ относится к бесконтактным оптическим методам исследования деформаций. Способ измерения деформаций заключается в том, что объект освещают когерентным светом, регистрируют спекл-фотографию объекта до и после его деформирования, сканируют полученную совмещенную спекл-фотографию и регистрируют муаровую картину, по которой определяют деформацию объекта.

Изобретение относится к области, предназначенной для измерения физических величин с использованием фазовых волоконно-оптических датчиков для измерения механических и акустических колебаний.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам усиления или восстановления изображений в эндоскопической оптической когерентной томографии. Способ получения структурных изображений в эндоскопической оптической когерентной томографии включает получение группы А-сканов, характеризующих структуру исследуемого биологического объекта или его части в предопределенном направлении, предварительное снижение шумов для группы А-сканов, преобразование группы А-сканов в один или группу В-сканов, при этом предварительно снижают шумы для группы А-сканов посредством порогового ограничения с заданным порогом интенсивности интерференционного сигнала и полосовой фильтрации с заданными верхней и нижней частотами среза полосового фильтра, после преобразования группы А-сканов в один или группу В-сканов проводят фильтрацию одного или группы В-сканов посредством свертки с заданным ядром свертки, затем выполняют морфологическую обработку получившихся после фильтрации одного или группы В-сканов путем последовательного выполнения для них операции морфологической эрозии и операции морфологического расширения, при этом количество итераций для операции морфологической эрозии и маски для каждой итерации этой операции подбирают так, чтобы обеспечить обнуление при выполнении операции морфологической эрозии значений всех или части пикселей, соответствующих спекл-шумам, а количество итераций и маски для каждой итерации операции морфологического расширения подбираются так, чтобы обеспечить заполнение всех или части обнуленных при выполнении операции морфологической эрозии пикселей, затем выполняют сглаживание полученных в результате морфологической обработки одного или группы В-сканов медианным фильтром с заданным рангом и один или группу сглаженных медианным фильтром В-сканов визуализируют посредством пользовательского интерфейса.

Изобретение относится к области оптоэлектроники. Способ повышения точности синтеза топологии элементов заключается в использовании лазерного генератора изображений с круговым сканированием, содержащего оптический тракт для обеспечения доставки лазерного излучения к головке записи, оптическую заготовку с нанесенным фоточувствительным материалом; фокусировке пучка лазерного излучения на поверхности оптической заготовки с нанесенным фоточувствительным материалом; применении дополнительных двух комбинированных оптических датчиков, каждый из которых содержит измерительный диск с угловым и кольцевым растрами, датчик угловых перемещений измерительного растра и два датчика линейных перемещений, а также применении двухкоординатного оптического дефлектора, который устанавливают дополнительно в оптическом тракте таким образом, чтобы направления управляемых координат двухкоординатного оптического дефлектора совпадали с направлениями радиальных и угловых перемещений сфокусированного пучка лазерного излучения.

Способ заключается в том, что объект освещают широкополосным светом, формируют пучок излучения, переносящий изображение объекта, делят его на два идентичных пучка, один из которых пространственно фильтруют, формируя волну с известной формой волнового фронта, совмещают направления распространения волновых фронтов, осуществляют спектральную фильтрацию этих пучков и регистрируют двумерное спектральное интерференционное изображение.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам диагностики дегенерации роговицы. Система содержит устройство для оптической когерентной томографии (ОКТ), выполненное с возможностью излучения первого светового пучка с первой длиной волны (λ1), спектрометр рассеяния Бриллюэна (BS), выполненный с возможностью излучения второго светового пучка со второй длиной волны (λ2), отличной от первой длины волны (λ1), устройство фокусировки пучков, выполненное с возможностью объединения первого светового пучка и второго светового пучка таким образом, что первый световой пучок и второй световой пучок распространяются вдоль одной и той же оптической траектории относительно роговицы, и устройство направления и фокусировки пучков, выполненное с возможностью фокусировки первого светового пучка и второго светового пучка вместе в заранее заданном положении (x,y,z) на или в роговице, устройство контроля и анализа для сканирования направляющей ориентации (kx,ky,kz) первого светового пучка и второго светового пучка таким образом, что первый световой пучок и второй световой пучок фокусируются (x,y,z) на или в роговице.

Изобретение может использоваться при неинвазивной оценке функционального состояния поверхностных сосудов и уровня оксигенации участка биологической ткани. Устройство содержит коллиматор, светоделительный элемент, референтный канал с первым зеркалом, объектный канал, имеющий микрообъектив и плоскость для объекта исследований, приёмный канал с матричным фотоприёмником.

Изобретение может использоваться при неинвазивной оценке функционального состояния поверхностных сосудов и уровня оксигенации участка биологической ткани. Устройство содержит коллиматор, светоделительный элемент, референтный канал с первым зеркалом, объектный канал, имеющий микрообъектив и плоскость для объекта исследований, приёмный канал с матричным фотоприёмником.

Заявляемое изобретение относится к оптической голографии и предназначено для формирования периодических интерференционных картин. Перестраиваемый вращением двухлучевой интерферометр, предназначенный для формирования периодических интерференционных картин, содержит последовательно расположенные по ходу излучения источник, светоделительный элемент, выполняющий две необходимые и достаточные для двухлучевого интерферометра функции: расщепление исходного пучка на два парциальных и последующее их сведение на заданной плоскости под изменяемым углом схождения, и фотоприемник.

Заявляемое изобретение относится к оптической голографии и предназначено для формирования периодических интерференционных картин. Перестраиваемый вращением двухлучевой интерферометр, предназначенный для формирования периодических интерференционных картин, содержит последовательно расположенные по ходу излучения источник, светоделительный элемент, выполняющий две необходимые и достаточные для двухлучевого интерферометра функции: расщепление исходного пучка на два парциальных и последующее их сведение на заданной плоскости под изменяемым углом схождения, и фотоприемник.

Изобретение относится к области оптических способов измерения физических величин с использованием фазовых оптических датчиков (интерферометров), в том числе для измерения механических и акустических колебаний, а также линий сбора данных на их основе.

Группа изобретений относится к области для офтальмологических исследований. Хирургическая система получения изображения и способ для ее осуществления может содержать по меньшей мере один источник света, выполненный с возможностью генерирования луча света; систему направления луча, выполненную с возможностью направления луча света от источника света; лучевой сканер, выполненный с возможностью приема света от системы направления луча и генерирования сканирующего луча света; ответвитель луча, выполненный с возможностью перенаправления сканирующего луча света.

Способ относится к бесконтактным оптическим методам исследования деформаций. Способ измерения деформаций заключается в том, что объект освещают когерентным светом, регистрируют спекл-фотографию объекта до и после его деформирования, сканируют полученную совмещенную спекл-фотографию и регистрируют муаровую картину, по которой определяют деформацию объекта.

Способ относится к бесконтактным оптическим методам исследования деформаций. Способ измерения деформаций заключается в том, что объект освещают когерентным светом, регистрируют спекл-фотографию объекта до и после его деформирования, сканируют полученную совмещенную спекл-фотографию и регистрируют муаровую картину, по которой определяют деформацию объекта.

Изобретение относится к области, предназначенной для измерения физических величин с использованием фазовых волоконно-оптических датчиков для измерения механических и акустических колебаний.

Изобретение относится к области, предназначенной для измерения физических величин с использованием фазовых волоконно-оптических датчиков для измерения механических и акустических колебаний.

Изобретение относится к устройству для калибровки шлема, в частности шлема, используемого пилотом самолета. Устройство включает память, камеру и механический привод, к которому шлем присоединяется в процессе калибровки так, что он может перемещаться относительно камеры.

Изобретение относится к технологиям получения топографической карты поверхности интерференционным методом и позволяет контролировать форму выпуклой сферической или асферической поверхностей. Технический результат - возможность получения топографической карты выпуклых СП или АП оптических деталей. Монохроматический пучок параллельных лучей направляют на контролируемую выпуклую поверхность так, что часть пучка отражается от контролируемой поверхности, образуя объектный пучок, а часть - проходит мимо, и образует опорный пучок, который, взаимодействуя с объектным пучком, образует интерферограмму в виде системы дуг, позволяющих однозначно определить форму контролируемой поверхности. Ось симметрии контролируемой СП или АП ориентируется перпендикулярно направлению распространения параллельного пучка лучей, что дает возможность контролировать выпуклые поверхности большого диаметра без применения оптических деталей, размеры которых превышают размеры контролируемых поверхностей. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх