Лабораторна робота №6 контроль форми полірованих сферичних поверхонь тіньовим методом

Мета роботи: вивчення тіньового методу контролю форми ввігнутої сферичної поверхні.

Завдання

1. Ознайомитись з тіньовим методом контролю форми ввігнутої сферичної поверхні.

2. Вивчити методику (послідовність) контролю форми ввігнутої сферичної поверхні.

3. Оформити звіт по виконаній роботи.

Обладнання для виконання лабораторної роботи

1. Оптичні деталі: лінзи, призма.

2. Креслення та малюнки. (Рис. 6.1 - 6.6)

3. Ніж Фуко, світодіод, діафрагма.

Теоретичні положення

Одним з окремих випадків вживання тіньового методу є контроль форми сферичних поверхонь великогабаритних оптичних деталей. Метод відрізняється простотою реалізації і високою чутливістю (0,015  - 0,005 ).

Форма хвильового фронту падаючого світла повинна бути відома наперед або відповідати ідеальній формі поверхні контрольованої деталі. При віддзеркаленні фронту світлової хвилі від поверхні, що має зональні і місцеві помилки, він деформується відповідно до вигляду і конфігурації цих помилок. Деформація h фронту :

де- помилка поверхні деталі;  - кут падіння світла на поверхню деталі.

Рис.6.1. Оптична схема тіньового методу

Схема контролю увігнутих сферичних поверхонь приведена на рис.6.1. Тут в площині центру кривизни О поверхні розташовано точкове джерело світла О. Проміння, відображене від контрольованої поверхні, проходить через щілину, ширина якої може бути змінена переміщенням плоского екрану (леза) N - ножа Фуко.

Око спостерігача повинне знаходитися на такій відстані від площини ножа, щоб все відображене проміння потрапило на сітківку. Можливі три варіанти розташування ножа (рис. 6.1.):до центру кривизни (положення 1); в площині центру кривизни (положення II) за центром кривизни (положення III). Якщо ніж знаходиться в положенні 1, то при його русі зліва направо перпендикулярно оптичній осі спочатку перекроється промінь ОА, потім ОС і останнім - ОВ. Тому спостерігач побачить переміщення тіні по поверхні деталі у напрямі переміщення ножа. Якщо ніж знаходиться в положенні III, то його рух приведе до екранування променя ОВ, а потім ОС, потім ОА. Тінь переміщатиметься назустріч ножу. В положенні II можна чекати миттєвого потемніння у момент торкання кромки ножа точки О. Проте, оскільки О є майданчиком кінцевих розмірів, то при її перекритті спостерігач побачить швидке рівномірне потемніння всієї поверхні деталі.

Для виявлення помилок контрольованої поверхні ніж поміщають в одне з трьох положень. Вид помилки визначається її положенням щодо ідеальної межі розділу двох середовищ. Якщо в деякій області поверхня деталі виступає над ідеальною межею розділу, то таку помилку називають «горбом», а якщо навпаки, то «ямою».

Хай сферична поверхня деталі має помилку у вигляді місцевого «горба». Якщо ніж розташований за центром кривизни (рис.6.3), то при його русі зліва направо перпендикулярно оптичній осі отримаємо зріз променя ОА, тобто тінь переміщатиметься по контрольованій поверхні назустріч ножу. В зоні розташування помилки форми поверхні промінь СС перекриється ножем раніше, ніж промінь DD, і напрямок руху тіні в цій зоні буде протилежний її руху по всій поверхні деталі. Характер зміни тіньової картини для даного випадку показаний на рис.6.2.

Рис.6.2. Тіньові картини деталі з місцевою помилкою «Горб»

Рис.6.3. Схема утворення тіньової картини

Хай ніж знаходиться в тому ж положенні (за центром кривизни), а поверхня сферичної деталі має помилку у вигляді місцевої «ями» (рис.6.4.). Загальна тінь на поверхні деталі, як і в попередньому прикладі, переміщатиметься назустріч ножу. Тінь в зоні помилки, на відміну від розглянутого раніше випадку, рухатиметься в тому ж напрямі, що і тінь на всій поверхні, оскільки спочатку перекриється промінь ОD, а потім вже ОС. Характер зміни тіньової картини для даного прикладу приведений на рис.6.5.

Рис.6.4. Схема утворення тіньової картини

Рис.6.5. Тіньові картини деталі з місцевою помилкою «Яма»