Стенд для проверки коэффициента зеркального отражения

Изобретение относится к области проверки и измерений оптических параметров и предназначено для измерения коэффициента зеркального отражения сферических, параболических и плоских зеркальных поверхностей. В основе данного изобретения лежит метод измерения яркости падающего и отраженного лучей излучения.

Известен способ измерения коэффициента отражения зеркал (см. патент №1092388, опубл. 22.02.82 г.). Способ заключается в измерении интенсивности падающего (А) и интенсивности отраженного (А1) пучков излучения с помощью приемника, вращаемого вокруг оси, проходящей через центр участка измеряемой поверхности зеркала и перпендикулярной плоскости падения с последующим вычислением коэффициента отражения.

Недостатками прототипа являются:

- однократное измерение коэффициента зеркального отражения не дает гарантии качества всей поверхности;

- по предлагаемой схеме измерение коэффициента зеркального отражения можно производить только в горизонтальной плоскости и непонятно каким образом можно перемещать зеркало по кривой его профиля так, чтобы т. 4 была на этой кривой, также не понятно, перемещается ли зеркало в вертикальной плоскости и можно ли его вращать;

- формулы, приведенные в описании, необходимости дополнительного перемещения ΔХ приемника вдоль оси луча;

- интенсивность падающего луча всегда выше интенсивности отраженного луча, а в приведенном примере наоборот, отраженный луч мощнее падающего, а такое может быть только в фокусе вогнутого зеркала, где суммируются (фокусируются) все отраженные лучи.

Предлагаемым изобретением решается задача - создание стенда, обеспечивающего расширение функциональных возможностей при измерении коэффициента зеркального отражения всех типов зеркальных поверхностей - сферических, как выпуклых, так и вогнутых, параболических и плоских (нет необходимости перемещать фотоприемное устройство вдоль оси отраженного луча на расчетное расстояние).

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в оснащении стенда дополнительным механическим устройством, обеспечивающим две дополнительные степени свободы приспособлению, в котором закреплено зеркало, зеркальная поверхность которого проверяется на коэффициент отражения, а также могут устанавливаться два поляроида для отсечки части светового потока излучателя, выходящего из него под преломляющим углом.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом стенде для проверки коэффициента зеркального отражения, включающем направляющую со смонтированными на ней излучателем лазера, поляроида, блока проверки, в который входят приспособление для установки и закрепления в нем зеркала и фотоприемное устройство, новым является то, что приспособление установлено в ручное делительное устройство вращения зеркала с возможностью осевого перемещения, а фотоприемное устройство имеет дополнительный поляроид с возможностью установки при проверке зеркал с выпуклой формой зеркальной поверхности.

Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 показана схема стенда;

на фиг. 2 - стенд для проверки коэффициента зеркального отражения (общий вид);

на фиг. 3 - стенд для проверки коэффициента зеркального отражения (вид сверху, положение узлов при тарировке с установленным в приспособлении зеркалом);

на фиг. 4 - стенд для проверки коэффициента зеркального отражения (вид сверху, положение узлов при тарировке без зеркала;

на фиг. 5 - стенд для проверки коэффициента зеркального отражения (вид сверху, положение узлов в рабочем состоянии при проверке коэффициента зеркального отражения зеркала с вогнутой - параболической формой зеркальной поверхности);

на фиг. 6 - чертеж-схема проверки коэффициентов отражения зеркальной поверхности зеркала по кольцевым зонам и точкам контроля - пример;

на фиг. 7 - ручное делительное устройство вращения зеркала (сечение по Б-Б);

на фиг. 8 - ручное делительное устройство вращения зеркала (вид В);

на фиг. 9 - зажимное приспособление, установленное в ручное делительное устройство вращения зеркала (вид А);

на фиг. 10 - приспособление-прицел;

на фиг. 11 стенд для проверки коэффициента зеркального отражения (вид сверху, положение узлов в рабочем состоянии при проверке коэффициента зеркального отражения зеркала с выпуклой формой зеркальной поверхности).

Стенд состоит из направляющей 1, излучателя 2 лазера газового ГН-2П-1, используемого в качестве эталонного источника излучения, установленного в зажимах держателя лазера на стойке 3, поляроида 4, установленного на стойке 5 и имеющего дифрагму 6 с небольшим отверстием в центре, которая предназначена для отсечки части светового потока излучателя лазера, выходящего из него под преломляющим углом, блока проверки 7, состоящего из фотоприемного устройства 8, закрепленного в стойке 9, которая в свою очередь соединена с нижней скобой 10, также в блок проверки входит ручное делительное устройство вращения зеркала 11, установленного на верхней скобе 12. Скобы вращаются на независимых вертикальных осях 13 и 14 в горизонтальной плоскости относительно Главной Оптической Оси стенда (ГОО) и фиксируются на необходимых углах относительно ГОО стенда гайками 15 и 16. Фотоприемное устройство 8 состоит из насадки 17, входное отверстие которой закрывается съемным колпачком 18 и внутри которой находится рассеиватель 19 из молочного стекла МС-12. На насадку навинчены фиксирующая гайка 20 и тубус 21 с фотоэлементом 22 типа ФЭС-10. Ручное делительное устройство вращения установлено в хомуте 23 на верхней скобе через стойку 24 и состоит из корпуса 25, в центральное отверстие которого вставлена цанга 26 с разжимным винтом 27, который разжимает цангу при завертывании гайки 28, на цанге также установлен на шпонке делительный диск 29 с базовыми ориентирующими призмами 30, также в корпус в отверстие, расположенное параллельно оси, вставлен подпружиненный шарик 31, западающий в коническое отверстие 32 на делительном диске. Количество таких отверстий соответствует числу контрольных точек проверки на зеркальной поверхности зеркала. Приспособление-прицел 33 служит для точного ориентирования луча лазера по центру фотоприемного устройства. В случае проведения коэффициента зеркального отражения поверхности выпуклой формы зеркала 34 применяется дополнительный поляроид 35. Для снятия показаний измерений применяется прибор 36 типа милливольтмикроамперметр М1200 с пределом измерения 15 микроампер (150 делений шкалы).

Стенд работает следующим образом.

Перед началом работы необходимо произвести тарировку стенда, для чего надо выполнить следующее: поворотом нижней скобы 10 вокруг оси 14 установить фотоприемное устройство 8 на прием прямого излучения, причем тарировка производится без зеркала, но можно тарировать и с установленным зеркалом при условии, что его габариты в отведенном положении не будут пересекать ГОО стенда, т.е. препятствовать прохождению луча прямого излучения в фотоприемное устройство, снять колпачок 18 и в насадку 17 вставить приспособление-прицел 33 и добиться попадания луча лазера в перекрестие прицела, после чего нижнюю скобу 10 закрепить гайкой 16. Вынуть приспособление-прицел из насадки, вращением тубуса 21 в ту или иную сторону установить нить светового указателя прибора М1200 на сотое деление шкалы прибора, после чего зафиксировать с помощью гайки 20 выбранное положение тубуса. По окончании тарировки можно проводить проверку коэффициента зеркального отражения зеркальной поверхности зеркала. В качестве примера приведена проверка коэффициента зеркального отражения на детали - отражатель, имеющий параболическую форму поверхности, которая условно разбита на три кольцевые зоны «А», «В», «С», в свою очередь каждая зона разделена на десять контрольных точек n1…n10. Количество зон и количество контрольных точек может быть произвольное в зависимости от требований, предъявляемых к качеству зеркальной поверхности. Установить деталь на цангу 26 так, чтобы базовые призмы 30 делительного диска 29 вошли в пазы посадочного отверстия детали и завертыванием гайки 28 затянуть винт 27, коническая головка которого разжимает лепестки цанги и деталь фиксируется. Поворотом верхней скобы 12 вокруг оси 13 деталь установить так, чтобы луч лазера попадал на любую кольцевую зону, например «А», а поворотом вручную делительного диска 29 луч лазера направить в первую контрольную точку n1, завернуть гайку 15 фиксируя верхнюю скобу 12 в данном положении, затем, повернув нижнюю скобу 10, установить фотоприемное устройство на прием отраженного излучения. Вставить в насадку 17 приспособление-прицел для центрирования фотоприемного устройства относительно луча лазера, добиться попадания луча в перекрестие и зафиксировать данное положение нижней скобы завертыванием гайки 16. Вынуть приспособление-прицел из насадки и по шкале прибора М 1200 считать результат измерения в контрольной точке n₁ в делениях шкалы и записать в таблицу. Повернуть делительный диск 29 на одну позицию в точку n₂ до легкого щелчка фиксатора, произвести замер и результат измерения в контрольной точке n₂ по шкале прибора М1200 записать в таблицу и так далее по всем десяти точкам. После этого определить среднее значение результатов измерений n_ср в зоне «А» по формуле (1):

где: n₁…n₁₀ - результаты измерений в контрольных точках зоны «А».

Затем определяется коэффициент зеркального отражения для кольцевой зоны контроля «А» по формуле (2):

где: n_ср - результат расчета по формуле (1);

n₀ - результат, полученный при тарировке стенда, равный ста делениям шкалы прибора М1200.

Проверка коэффициентов зеркального отражения по кольцевым зонам «В» и «С» проводится аналогичным образом, с соответствующей наладкой и расчетом коэффициентов зеркального отражения для этих зон, после чего в качестве величины коэффициента зеркального отражения всей поверхности рассчитывается среднее арифметическое значение их по формуле (3):

Критерием качества контролируемой детали в данном примере является значение коэффициента зеркального отражения равное или более 0,9 согласно требованиям.

Количество кольцевых зон и контрольных точек может быть произвольное, но чем их больше, тем качественнее контроль.

Проверка плоских зеркальных поверхностей может осуществляться по вышеописанной наладке стенда, а для проверки выпуклых зеркальных поверхностей необходимо выполнить переналадку его, а именно: скобу 12 снять с оси 13, перевернуть и вновь установить на эту ось и установить дополнительный поляроид 35.

При использовании данного стенда для проверки коэффициента зеркального отражения измеряются действительные значения интенсивности излучения падающего и отраженного лучей без какой-либо дополнительной подрегулировки и настройки.