Wstęp
Wady powierzchniowe w elementach optycznych to zlokalizowane niedoskonałości, które mogą poważnie wpłynąć na wydajność układu optycznego. Typowe wady obejmują zarysowania, wżery, pęcherzyki, zadziory i wyszczerbione krawędzie. Te niedoskonałości są regulowane przez kilka norm międzynarodowych i krajowych, takich jak ISO 10110-7, GB/T 1185-2006 i MIL-PRF-13830B. Ocena i kontrola tych wad są kluczowe dla zapewnienia wydajności optycznej. W poniższych sekcjach omówiono różne rodzaje wad, sposób ich kategoryzacji i kontroli oraz odpowiednie normy branżowe stosowane do ich oceny.
Rodzaje wad powierzchniowych w elementach optycznych
Zadrapania
Są to wąskie ślady lub otarcia na powierzchni elementu optycznego, często spowodowane przypadkowym uszkodzeniem podczas montażu lub procesu produkcyjnego. Zadrapania są bardzo wrażliwe na światło i mogą poważnie wpłynąć na odbicie, załamanie i transmisję światła.
Doły
Małe zagłębienia powstają na powierzchni, często z powodu niewłaściwego obchodzenia się z proszkiem polerskim lub materiałami ściernymi podczas produkcji. Wżery zakłócają normalną propagację światła.
Bąbelki
W wyniku uwięzienia gazów w materiale podczas procesu produkcyjnego powstają pęcherzyki, które tworzą na powierzchni koliste lub eliptyczne zagłębienia, pogarszając parametry optyczne.
Zadziory
Ostre wypustki powstające w trakcie obróbki, które rozpraszają światło i zmniejszają szybkość transmisji elementów optycznych.
Wyszczerbione krawędzie
Uszkodzenia lub nieregularności wzdłuż krawędzi części optycznej, zwykle wynikające z niewłaściwego cięcia lub szlifowania. Wyszczerbione krawędzie mogą wpływać na efekty krawędziowe światła, wpływając tym samym na wydajność układu optycznego.
Inne wady
Należą do nich plamy, wgniecenia, erozja i rowki, często spowodowane nadmiernym obciążeniem mechanicznym, wysokimi prędkościami polerowania lub elastycznością padów polerskich.
Rodzaje wad powierzchniowych w elementach optycznych
Norma ISO 10110-7:2008
Ta międzynarodowa norma określa wymagania dotyczące tolerancji dla defektów powierzchniowych w komponentach i systemach optycznych. Klasyfikuje defekty powierzchniowe, definiuje sposób ich przedstawiania i podaje kryteria ich kontroli i oceny.
GB/T 1185-2006
Ta chińska norma krajowa określa metodę oceny defektów powierzchniowych w elementach optycznych. Norma używa notacji „N×A”, gdzie N reprezentuje dopuszczalną liczbę wad i A reprezentuje rozmiar defektu. Określa również różne poziomy defektów i odpowiadające im wymagania dotyczące metod kontroli i warunków akceptacji.
MIL-PRF-13830B
Ta amerykańska norma wojskowa określa specyfikacje techniczne dotyczące produkcji, montażu i kontroli elementów optycznych stosowanych w instrumentach kierowania ogniem. Wady powierzchni są klasyfikowane przy użyciu dwóch zestawów oznaczeń numerycznych: „S” dla zadrapań i „D” dla wgłębień. Oznaczenie to jest podobne do oznaczenia w normie GB/T 1185-2006, chociaż MIL-PRF-13830B kładzie większy nacisk na rozmiar zadrapań i wgłębień.
Metody kontroli wad powierzchni
Norma chińska (GB/T 1185-2006)
Kontrolę przeprowadza się przy użyciu żarówki 36 V, 60 W–108 W i lupy 4×–10×, wykorzystując światło przechodzące lub odbite na czarnym tle.
Standard rosyjski
Do inspekcji używa się żarówki o mocy 60–100 W, której powiększenie zależy od kontrolowanej powierzchni optycznej.
MIL-PRF-13830B
Zdefiniowano dwie metody:
- Obserwacja elementu na tle matowego szkła, z użyciem 40-watowego światła umieszczonego za szkłem i wykorzystaniem ciemnych poziomych pasów na szkle dla kontrastu.
- Obserwacja części za pomocą światła przechodzącego przez matowe szkło na czarnym tle.
Wady powierzchni i ich wpływ na parametry optyczne
Wady powierzchni mogą mieć bezpośredni wpływ na ogólną wydajność układów optycznych. Zadrapania, wżery i inne niedoskonałości mogą powodować rozpraszanie światła, co zmniejsza wydajność transmisji i zwiększa aberracje optyczne. W układach optycznych o wysokiej precyzji nawet niewielkie wady mogą prowadzić do znacznego pogorszenia jakości obrazu i dokładności. Na przykład w teleskopach lub układach laserowych zadrapania mogą powodować niepożądaną dyfrakcję, co prowadzi do zmniejszenia rozdzielczości lub ostrości. Ponadto wady, takie jak pęcherzyki lub odpryski, mogą zniekształcać front fali, wpływając na przejrzystość układów obrazowania, takich jak kamery lub mikroskopy.
Aby złagodzić te problemy, producenci stosują rygorystyczne środki kontroli jakości, aby zapewnić, że wady pozostają w dopuszczalnych poziomach tolerancji. Zrozumienie, w jaki sposób konkretne wady wpływają na wydajność optyczną, pomaga inżynierom projektować bardziej odporne systemy i zmniejszać prawdopodobieństwo błędów podczas produkcji.
Zaawansowane technologie w wykrywaniu wad powierzchni
Wniosek
Wady powierzchniowe w elementach optycznych mogą znacząco pogorszyć działanie układu optycznego. Dlatego też ścisłe normy i wytyczne są niezbędne do oceny i kontroli tych wad. Wraz z postępem technologii inspekcji, bardziej wydajne i dokładne metody wykrywania wad powierzchniowych będą nadal wdrażane w produkcji i kontroli jakości elementów optycznych.
