Оптический способ измерения отклонения от номинального размера детали
— — — ".. т1,;г мТЕКТ.С ;.;;9:- 1:А
l5HOiahh т е.с.-...,г, О П И С А Н И Е 369388
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 05 1.1971 (№ 1608940/25-28) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 08.ll,1973. Бюллетень № 10
М, Кл. G 01Ь 11/02 комитет оо делам изооретеиий и открытий ори Совете Министров
СССР
УДК 531.715.2(088.8) Дата опубликования описания 12.1\ .1973
Автор изобретения
А. А. Данилов
Северо-Западный заочный политехнический институт
Заявитель
ОПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЯ
ОТ НОМИНАЛЪНОГО РАЗМЕРА ДЕТАЛИ
d=k п, sin q—
15
Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к оптическим измерительным средствам, и используется для контроля с высокой точностью отклонений от номинального размера сверхточных оптических деталей и деталей приборостроения, проводимого, например, в условиях термостатирования.
Известен оптический способ измерения отклонения от номинального размера детали, заключающийся в том, что определяют смещение светового пучка и соответствующее ему перемещение оптического элемента, по которому судят об отклонении размера.
Известный способ, основанный на определении смещения, вызванного преломлением лучей в оптическом элементе, не дает возможности измерять доли микрометра с достаточной точностью.
Основанные на этом способе оптические компенсаторы в виде клиньев, плоскопараллельной пластинки, линз и т. д. имеют общую погрешность измерения, состоящую из трех погрешностей: погрешности аттестации шкал, погрешности совмещения штрихов и погрешности отсчета.
Все указанные погрешности имеют одинаковую величину и одинаково влияют на точность измерения.
Предлагаемый способ отличается от известного тем, что, с целью повышения точности измерения, определяют смещение отраженного от оптического элемента светового пучка, вы5 званное явлением переноса световой энергии вдоль поверхности раздела двух сред при полном внутреннем отражении и определяемое зависимостью: где d — величина смещения отраженного светового пучка лучей, /г — постоянный коэффициент, и, — показатель преломления вещества оптического элемента, n2 — показатель преломления среды, граничащей с оптичестоим элементом, Х вЂ” длина волны света, р — угол отражения светового пучка от поверхности оптического элемента.
По теории полного внутреннего отражения, 25 основанной на уравнениях Максвелла, это отражение выражено не резко на границе между оптически плотной и неплотной средой. Замечено, что на месте падения светового пучка энергия света переходит в менее плотную сре30 ду, т. е. переходит поверхность раздела, а за369388
d=k и, 1а, ла
25
Составитель Л, Лобзова
Техред Т. Миронова
Корректоры: Е. Миронова и Л. Бадылама
Редактор Л. Васильева
Заказ 814(5 Изд. № 1231 Тираж 755 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 475
Типография, пр. Сапунова, 2 тем в другом месте полностью возвращается в первую, более плотную среду.
Таким образом, имеет место некоторое смещение d отраженного пучка лучей. Анализируя формулу, можно установить, что изменяя угол отражения ср пучка лучей в диапазоне углов полного внутреннего отражения, т, е. приблизительно от 43 и выше, получим очень малую величину смещения d светового пучка, отраженного гранью оптического элемента.
На основании этого явления разработан способ измерения малых отклонений размеров, по которому поворотом оптического элемента изменяют угол отражения светового пучка от отражающей грани, что в свою очередь вызывает параллельное смещение пучка.
Совмещая световой индекс, образованный пучком лучей, с границей измеряемой величины, компенсируют отклонение размера и затем по углу поворота оптического элемента определяют это отклонение.
Предлагаемый способ позволяет получить очень большой масштаб измерения. Большой масштаб измерения позволяет свести погрешность отсчета к погрешности высшего порядка малости по сравнению с двумя другими, которая вследствие этого, не будет влиять на точность измерения.
Нелинейностью зависимости смещения d пучка лучей можно пренебречь, используя диапазон углов отражения гр примерно от 60 до
85, в котором эта зависимость приближается к линейной.
Предмет изобретения
Оптический способ измерения отклонения от номинального размера детали, заключающийся в том, что определяют смещение светового пучка и соответствующее ему перемещение оптического элемента, по которому судят
Т0 об отклонении размера, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, определяют смещение отраженного от оптического элемента светового пучка, вызванное явлением переноса световой энергии вдоль по15 верхности раздела двух сред при полном внутреннем отражении и определяемое зависимостью: где d — величина смещения отраженного светового пучка лучей, Й вЂ” постоянный коэффициент, n> — показатель преломления вещества оптического элемента, а2 — показатель преломления среды, граничащей с оптическим элементом, л — длина волны света, ср — угол отражения светового пучка от поверхности оптического элемента.
