Фотоэлектрический метод (ОМП 1975, N5, c. 27-28)

А.Г. Якушенковым (МИГиК) предложена фотоэлектрическая установка для контроля клиновидности пл. парал. пл-нок. Технические характеристики: диапазон измер.- 20’’, погрешность 0,3’’

Принципиальная схема (Рис.5.10а) 15 16

-f f ^‘_д а)

1 2 3 4 5 12 13 14

 

 

7 8^’ 8 9 10 11

Рис.4.10

Обозначения:1- коллиматор,2-клин, 3- объектив датчика, 4- оптический компенсатор,5-зеркальные конденсоры, 6-модулятор,7-разделительная призма,8- фотоприемник, 8^’-

б) обтюратор, 9-усилитель, 10- привод, 11- индикаторный прибор,

12,13-осветитель шкалы, 14,15-проекционная система, 16- экран, (3-8) - датчик,(3-11)- следящая система, 10- обтюратор.

Для т.А (Рис.5.10 б) из закона преломления: j +q = nq ® j=q(n-1)

Принцип измерения. Световой поток, прерываемый модулятором 6 проходя через клин 3, объективами 4,5 проектируется на разделительную призму 7 и с помощью зеркал 5 формируется на фотоприемнике 8.

Если поток симметричен относительно ребра призмы 7, то за один период вращения обтюратора 10’ на фотоприемнике U_ср = ò u(t) = 0

При наличии клина U_ср ¹ 0, тогда привод отрабатывает это рассогласование за счет обратной связи до нуля и на выходе приборов 11,16 имеем

q = j / (n-1) = y/ f ’ (n-1), q = y/ [ f ’ (n-1)]

КОНТРОЛЬ ДЕЦЕНТРОВКИ ЛИНЗ

Под децентровкой линзы понимают несовпадение геометрической оси с оптической осью. Геометрическая ось - ось симметрии боковой поверхности линзы. Оптическая ось - прямая, соединяющая центры кривизны сферической поверхности. Оси могут быть смещены и наклонены (косина линзы). Косина вызывает разнотолщинность линзы по краям и клиновидность с углом

q = С_о / [f’(n-1)],

где С_о - смещение главной точки линзы относительно геометрической оси, f’ - фокусное расстояние линзы, n - показатель преломления стекла.

Методы измерения: механические и оптические.

1. Механический метод применяется для контроля линз большого диаметра (d> 150 - 200 мм) с использованием косинометра, где

q = Dt / D, Dt - разность толщин, D- диаметр линзы.

Коллимационный метод

Обозначения:1-3 -коллиматор, 2-сетка,4-испытательная линза, 5-8 микроскоп, 7 - сетка микроскопа.

В фокальной плоскости линзы (4) формируется изображение перекрестия сетки, рассматриваемую через М-(5-8).Если линза децентрирована т.е. главная точка не совпадает с геометрической осью, то при вращении линзы перекрестие опишет круг диаметром d, который измеряют по сетке микроскопа.

С_о = d / 2 = mt / (2b),

где m - число делений сетки микроскопа, t - цена деления сетки, b - увеличение микроскопа. Для отрицательных линз применяют дополнительный объектив, тогда

С_о = d f ’_доп / 2 f ^‘_м

3.Автоколлимационный метод. При этом используется автоколлимационная трубка, что позволяет повысить точность в два раза по сравнению с коллимац. методом. Обозначения: 1-3-осветитель,4-6-микроскоп со шкалой,8-9-дополнительные объективы, 10- контролируемое зеркало. Сетка кубика проектируется в центре кривизны линзы10. Смещая 9 или всю трубку совмещают изображение в предметной плоскости. Вращая линзу 10 определяют по сетке микроскопа диаметр (d) вращение центра перекрестия коллиматора.

С_о = d/4 = mt/4b,

где b - увеличение оптической системы 4-9.

Аналогичным способом проверяют децентрировку склейки линз.

4.Фотоэлектрический способ, где дополнительно к способам 2,3 применяется фотоэлектрическое устройство с модулятором и двумя 4-х площадочными фотодиодами. Осветительная система 1 создает равномерную освещенность в отически сопряженных плоскостях, в которых размещены модулятор 1 и входной зрачок объектива коллиматора 3. Коллимированный пучок идет к центрируемой линзе 5, отражается от ее 1-ой поверхности и направляется полупрозрачным зеркалом 4,объективом 8 на фотодиод 9, другая часть света -через объектив 6 к фотодиоду 7. При вращении линзы 5 световые пятна сканируют по приемным площадкам фотодиодов. Если u₁¹0, u₂¹0, то обе поверхности децентрированы. Измеряя напряжения u_i можно определить величину и положение децентровки поверхностей и использовать их для автоматизации процессов децентрировки сферических и плоских поверхностей с точностью 3мкм (пьезоэлектрические приводы).

5.Интерференционный способ, применяемый для асферических поверхностей, предложен Зубаковым В.Г. (ЛИТМО). В воздушном промежутке возникает кольцевая интерфериционная картина. Для повышения контраста интерферационной картины освещение осуществляют спектральной лампой со светофильтрами. Децентрировку определяют c помощью измерительных микроскопов типа УИМ или БМИ или горизонтального компаратора ИЗА-2 согласно

у=0,5[(а₁-а₂)-(а₃-а₄)]

Рис.а приведена схема для измерения асферики, где обозначены:1 - пробное стекло,2 - измеряемая деталь; на Рис.б - схема Д.Д.Максутова:1- спектральная лампа,2-белый экран с отверстием 2-5 мм по средине и черным перекрестием, начерченным на стороне экрана, обращенной к центрируемой линзовой системе 3,4.Экран устанавливают так,чтобы изображения перекрестий, полученных при отражении лучей от поверхностей линз 3-4 и наблюдаемые через отверстие в экране, были совмещены между собой. Несовпадение центра изображения перекрестия с центром интерференционных колец свидетельствует о центрировке линз.

5.Контроль по дифракционной точке, где при децентрировке

пятно ЭРИ деформировано и боковые кольца смещены (Кома).