Голографические методы исследования и контроля геометрических параметров отражающих изделий

• Автор: Богомолов, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 183 c. : ил

Введение и постановка задачи

1. Основные понятия метрологии поверхности отражающих изделий и классификация задач измерения ее параметров
2. Контактные и бесконтактные методы измерения. Преимущества когерентно-оптических методов перед другими бесконтактными методами
3. Недостатки когерентно-оптических методов и вытекающие из них задачи совершенствования, формулировка задач диссертации

4. Научные положения, выносимые на защиту

5. Структура диссертационной работы

Глава I. Классификация и анализ современных оптических методов контроля геометрических параметров поверхности

1.1. Методы с формированием и обработкой оптического изображения

1.2. Муаровые методы

1.3. Методы с использованием спекл-структуры излучения

1.4. Голографические методы

1.5. Методы классической интерферометрии
1.6. Комбинированные методы
1.7. Выводы и обоснование выбора методов решения
задач диссертации
Глава II. Описание процесса формирования топограммы с помощью корреляционных функций волновых полей
2.1. Обобщенное уравнение топограммы сфокусированного изображения
2.2. Одноэкспозиционные методы с использованием частичной когерентности освещающего излучения

2.3. Методы, основанные на пространственной корреляции спекл-структур
2.4. Выводы
Глава III. Модифицированные голографические методы измерения отклонений формы поверхности отражающих изделий
3.1. Чувствительность голографической топограммы и факторы ее ограничении
3.2. Голографическая сфокусированная топограмма с повышенной чувствительностью. Способ компенсации сдвига микроструктуры излучения
3.3. Отражательная голографическая топограмма
3.4. Влияние шумов различной природы на контраст отражательной топограммы
3.5. Отражательная интерферограмма сдвига
3.6. Муаро-голографическая топография с дифракционной решеткой
3.7. Выводы
Глава IV. Разработка и экспериментальное исследование методов спекл-топографии
4.1. Особенности спекл-фотографии
4.2. Спекл-топография с маскированной апертурой
4.3. Рефлексная спекл-топография
4.4. Рефлексная спекл-топография в частично когерентном излучении
4.5. Спекл-топограря с круговой апертурой (СТКА)
4.6. Экспериментальное исследование метода СТКА
4.7. Погрешности методов спекл-топографии
4.8. Выводы
Заключение
Литература
Приложения (акты внедрения)

Одним из основных показателей качества машин и приборов, определяющим их эксплуатационные характеристики, является соответствие геометрических параметров поверхности изготавливаемых деталей их расчетным значениям. Непрерывное повышение требований к точности изделий оптического и электронного машиностроения предполагает увеличение степени этого соответствия, устанавливаемого, как известно, на основании измерения параметров поверхности. Совершенствование методов измерения и контроля обработанной поверхности невозможно без четкого и однозначного определения каждого из этих параметров, вскрывающего их взаимосвязь и облегчающего системный подход к задаче измерения.
Основные определения метрологии поверхности отражающих изделий содержатся в нормативных документах (см., например, [I]). В соответствии с этими определениями все неровностй, присущие реальной поверхности в результате технологической обработки, условно можно разделить на два основных типа: микрорельеф и макрорельеф.
Задачи измерения микрорельефа состоят в отыскании автокорреляционной функции поверхности, интервала корреляции и среднеквадратичного отклонения профиля, т.е. статистических характеристик, определяемых шероховатостью. В данной работе поверхность, обладающая совокупностью статистических характеристик, обозначается термином "диффузно отражающая поверхность".
Неровности макрорельефа характеризуют собой реальные отклонения геометрических размеров изделия и могут иметь как случайное, так и периодическое распределение вдоль поверхности. Случайный макрорельеф высотой более 1600 мкм С13 следует относить к виду отклонений йормы. Большой шаг неровностей этого вида лишает

Удовлетворительный контраст муаровой картины наблюдается при взаимном удалении плоскостей локализации растра и полос на голографическом изображении в пределах I см, поэтому данный метод можно использовать для качественной оценки значительных отклонений рельефа.
Более простой путь получения образцового растра на голографическом изображении состоит в повороте фотопластинки между экспозициями на малый угол ( ~7 мрад), вокруг перпендикуляра к оси освещающего пучка [94]. Полосы растра при этом локализуются вблизи поверхности объекта и образуют муаровую картину с интерферо-граммой смещения поверхности с периодом ~45 мкм. Метод пригоден для исследования диффузно отражающих объектов.
В задаче сравнения формы нескольких однотипных объектов значительной кривизны возможно объединение метода проекции полос с голографической регистрацией образцового интерференционного поля [23,95]. Голограмма с записанными на ней двумя положениями точечного источника восстанавливает в область объекта образцовую картину полос, нечувствительную к механическим и температурным воздействиям, по искажению которой судят об отличиях и форме контролируемых объектов. Сочетание метода проекции полос с двухэкспози-дионной голографией объекта позволяет производить оптическое вычитание трехмерных объектов с целью выявления отличий в их форме [разностная топограмма) или абсолютного измерения трехмерного рельефа, когда образцовый объект является плоскостью. При первой экспозиции голограмма регистрирует один из сравниваемых объектов, освещаемый через образцовый растр с периодом 11 р". При второй экспозиции записывается второй объект, освещаемый через тот же растр, смещенный на половину периода. Обработанная голограмма помещается в схему оптической фильтрации, на выходе которой одна из компонент интенсивности, соответствующая пересечению объектов,