Диссертация (1025532), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Основная проблема при создании такой аппаратуры состоит вточной юстировке оптики и в разработке устойчивой к изменению внешнихусловий конструкции. Большое количество оптических систем с подходящимихарактеристиками не имеют перспектив воплощения в реальном приборе из-заотсутствия технологий изготовления, юстировки и контроля. Поэтомунеобходимоссамогоначаларазработкиучитыватьтехнологическиевозможности изготовления, прорабатывать процессы сборки, юстировки иконтроля изделия.
Недооценка этих факторов тормозит создание новойаппаратуры,приводиткизменениюоптическихсистем,переделкамконструкции, а иногда и к полной невозможности продолжения работ.3.1.Методическое обеспечение сборки и юстировкиОбъектив зеркального автоколлимационного спектрометра работает врежиме двойного прохождения лучей, поэтому к нему предъявляютсяповышенные требования по точности сборки и юстировки.Для точной юстировки изделия предлагается проводить установку июстировку оптических элементов непосредственно в штатном корпусе, сиспользованиемметодикинтерферометрическогоконтроляоптическихповерхностей в автоколлимационных схемах [106-110].
Интерферометрическиеметоды контроля являются наиболее точными. По анализу интерференционнойкартины делаются выводы о погрешностях взаимного положения оптических89деталей,аточнымиподвижкамиинаклонамиоптическиеэлементыустанавливаются в правильное взаимное расположение.Однако интерферометрические методы имеют существенные ограничения: необходимо обеспечить получение автоколлимационного хода лучейот интерферометра; для выбранных автоколлимационных схем необходимо, как правило,использовать специальный корректор аберраций, который нужно рассчитать иизготовить, что, в некоторых случаях, не удается сделать; необходимо точно позиционировать интерферометр в базовой системекоординат, относительно которой выполняется сборка; для получения интерференционной картины, оптические детали вспектрометре должны быть предварительно установлены с хорошей точностью.Таким образом, для обеспечения качественной сборки юстируемойоптической системы необходимо [93, 111, 112]:–рассмотреть все варианты возможного расположения интерферометраи оптических компонентов спектрометра, для которых обеспечиваетсяавтоколлимационный ход лучей;–рассмотреть все варианты с введением дополнительных эталонныхоптических элементов;–выбрать оптимальные варианты с рациональным расположениеминтерферометра и дополнительных оптических элементов;–правильно выбрать логическую последовательность технологическихопераций сборки и юстировки;–обеспечить в конструкции выполнение необходимых техническихтребований по точностям сопряжения при последовательной установке каждойсхемной детали и узла;–материализоватьбазовуюпрецизионных зеркальных элементов;системукоординатспомощью90–разработать методики итехнологические приспособления дляпредварительного выставления оптических компонентов спектрометра схорошей точностью относительно базовой системы координат;–разработать методики и технологические приспособления для точногопозиционирования интерферометра в базовой системе координат;–рассчитать компенсаторы аберраций для выбранных схем.Исходя из вышесказанного, разумно будет разбить процесс юстировки надва этапа:–предварительный – геометрическая юстировка компонентов ОСотносительно базовых элементов, задающих приборную систему координат сиспользованиемуниверсальныхконтрольно-юстировочныхприборовиметодов;–окончательный – с использованием методик интерферометрическогоконтроля.Суть оптического контроля во время предварительного этапа юстировкизаключается в визуальном наблюдении, с помощью контрольно-юстировочныхприборов, положения компонентов объектива относительно базовых элементов,задающих приборную систему координат.
Традиционный оптический контрольпозволяетдобиватьсяточностигеометрическойюстировкивзаимногоположения компонентов на уровне точности контролирующих приборов –порядка (0,05-0,2) мм/м и (2-4)ʺ.Длясборкииюстировкиспектрометрапонадобятсяследующиеизмерительные приборы: малогабаритный переносной интерферометр для контроля оптическихповерхностей (Таблица 10); визирная автоколлимационная труба для контроля центрировки исмещения оптических компонентов (Таблица 11); автоколлимационные теодолиты для высокоточных угловых измерений(Таблица 12);91 коллиматор; длиннофокуснаязрительнаятруба(можетбытьобъединенасколлиматором, добавлением к нему окуляра); монохроматор; прецизионный измеритель расстояний: трекер, интерферометрическаяизмерительная система по уголковому отражателю.Таблица 10.FTI-100 PSZygo VerifireТипинтерферометраСветовой диаметрУвеличениеКанал наводкиФизо с фазовымсдвигом102 мм1х – 6х±2 град.Физо с фазовымсдвигом102 мм1х – 6х±3 град.4D TechnologyFizCam 2000Физо с фазовымсдвигом102 мм1х – 5х±3 град.Погрешность0,001λ rms0,00083λ rms0,001λ rmsФормат приемника1024×1024640×4801000×1000Время съема0,3 сек0,17 сек0,03 секТип лазераHe-NeHe-Ne658 нмПараметрыТаблица 11.ПараметрДиапазонфокусировки, мПосадочныйдиаметр трубы,ммПогрешностьизмерения,угл.сек.ППС-11ОПТРО-ППС-031D-275-AAT-WW,AutomaticAutocollimatingAlignment telescope0,1 - ∞0,1 - ∞0,4 - ∞646457,12-4,01,40,05ПодсветкаЛампа ОП8-0,6СветодиодСветодиодАвтоматизациянетдада92Таблица 12.ПараметрУОМЗ 3Т2КАLeica TM6100AДиаметр объективаσ ≤ 2″ по горизонталиσ ≤ 2,4″ по вертикали48 ммУгловое поле1° 35"Увеличение30хМинимальное расстояниеизмерения1,5 м, с насадкой0,6 мФокусировканетдаДиапазон работы:вертикальные углы придвух положениях трубыот 30° до 145°от -55° до +47°Шкалы и лимбы соптическим совмещением–LCD сенсорный экранVGA (320240)RS232, программируемыйТочностьОтсчетное устройствоИнтерфейс3.2.Разработкаметодикиσ ≤ 0,5″40 мм1° 08"13x на 0,6 м32x на 10 м, нелинейноесборкииюстировкиобъективаспектрометраОбъектив спектрометра зеркальный с внеосевым полем изображения.Первое итретье зеркала объектива – вогнутые внеосевые фрагментыасферических поверхностей второго порядка.
Второе зеркало – выпуклое,находящееся на оси, может быть сферическим или асферическим второгопорядка. Преимуществом схемы с точки зрения удобства сборки и юстировкиявляется то, что все оптические элементы имеют общую меридиональнуюплоскость, а центры кривизны зеркал объектива спектрометра расположены наединой оптической оси.
Предлагается осуществлять юстировку зеркалобъективасповерхностейпомощьювинтерферометрическогоавтоколлимационныхсхемахконтроляизцентровоптическихкривизны,аналогичных схемам контроля применяемых при изготовлении деталей. Приустановке каждого следующего компонента необходимо будет выставлять93интерферометр в центр кривизны рабочей поверхности, перемещая его вдольоптической оси на расчетное расстояние.Дляконтролявогнутыхасферическихповерхностейинтерферометрическим методом в настоящее время широко используютсякомпенсаторыголографические[113-115].Компенсаторпреобразуетсферический волновой фронт, сформированный объективом интерферометра, вволновойфронт,соответствующийформеасферическойповерхности.Отраженный от контролируемой поверхности волновой фронт повторяет своютраекторию в обратном направлении.
Таким образом, в рабочей ветвиинтерферометра формируется автоколлимационная ОС. При этом поверхностьзанимает строго определенное положение относительно интерферометра иголографического компенсатора, не считая разворота вокруг собственной осивращения. Это обстоятельство используется для контроля первого и третьегозеркал объектива спектрометра во время юстировки. Точность юстировки притакойсхемеинтерферометраконтролявограничиваетсябазовойсистеметочностьюкоординат,позиционированияотносительнокоторойвыполняется сборка объектива.Голографические компенсаторы (ГК) обычно разделены как минимум надве зоны, для юстировки объектива необходимо иметь четыре зоны:– для юстировки ГК относительно объектива интерферометра;– для контроля первого зеркала;– для контроля третьего зеркала;– для контроля второго зеркала.Точнее и удобнее всего юстировать первое и третье зеркала, контролируяих одновременно из одного положения интерферометра, как показано наРисунке 3.1.94Рисунок 3.1.
Схема юстировки первого и третьего зеркал с помощьюинтерферометра и голографического компенсатораПри большой разнице радиусов зеркал может быть невозможно изготовитьголографический компенсатор 8 для контроля зеркал из одного положения. Втаком случае придется контролировать зеркала из центров кривизны C1 и C3зеркал по очереди. Расстояние S1, на которое необходимо будет передвигатьинтерферометр из одного положения контроля в другое, рассчитывается пофактическим конструктивным параметрам. Измерение перемещения каретки понаправляющимнаиболееточноосуществляетсяинтерференционнымиспособами по уголковому отражателю, например прибором Renishaw XL-80,имеющим погрешность измерения не более 1,0 мкм [116].Для юстировки второго зеркала предлагается выбор из двух вариантов:1) зеркало изготавливается из стекла в виде мениска с зеркальнымпокрытием на обеих поверхностях. При юстировке в объективе контрольосуществляется от задней вогнутой поверхности;2) зеркало изготавливается из оптического стекла в виде плоско-выпуклойлинзы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
