Способ измерения параметров шероховатости сверхгладких поверхностей изделий

 

Изобретение относится к измерительной технике и .может быть использовано для бесконтактного измерения параметров шероховатости сверхгладких анизотропных поверхностей , в частности поверхностей, обработанных алмазным точением. Цель изобретения - измерение параметров шероховатости анизотропных поверхностей за счет обеспечения чувствительности к анизотропии поверхности . Монохроматический параллельный пучок от источника излучения, пройдя через модулятор, поляризатор, ослабители интенсивности, диафрагму и бленду, падает на поверхность измеряемого изделия, установленного на враи1ающемся столике. Поворотом столика устанавливается угол i|) падения излучения. Приемник излучения имеет воз.можность поворачиваться в плоскости падения так, чтобы измерять отраженный поток излучения /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)4 GOl В 11 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21 ) 391 1 424/24-28 (22) 12.06.85 (46) 07.10.86. Бюл. № 37

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологической службы (72) К. А. Обрадович, Ю. Н. Попов и Ф. М. Солодухо (53) 531.7! 5.27 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1067350, кл. G 01 В 11/30, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 815492, кл. G O! В 11/30, 1980. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ СВЕРХГЛАДКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения параметров шероховатости сверхгладких анизотропных поверхностей, в частности поверхностей, обработанных алмазным точением. Цель изобретения — измерение параметров шероховатости анизотропных поверхностей за счет обеспечения чувствительности к анизотпопии поверхности. Монохроматический параллельный пучок от источника излучения, пройдя через модулятор, поляризатор, ослабители интенсивности, диафрагму и бленду, падает на поверхность измеряемого изделия, установленного на вращающемся столике. Поворотом столика устанавливается угол ф

SU» 1262280 А1 падения излучения. Приемник излучения имеет возможность поворачиваться в плоскости падения так, чтобы измерять отраженный поток излучения 1(O) под различными углами отражения О, отличными от зеркального, т. е. при этом имеется возможность измерять индикатрису рассеяния в плоскости падения. При отражении от шероховатой поверхности изделия, обладаюшей анизотропией, в плоскости приемника излучения наблюдается более яркая, чем основной фон, полоса, расположенная перпендикулярно направлению следов обработки. Для определения параметров шероховатости анизотропной поверхности необходимо, поворачивая измеряемое изделие в своей плоскости, установить его сначала так, чтобы яркая полоса находилась в плоскости падения излучения и измерить отраженные потоки

Ii(()) как минимум при двух углах О. Значение телесного угла Лк выбирают больше угловой ширины индикатрисы рассеяния в точке наблюдения. Затем необходимо повернуть измеряемое изделие в своей плоскости на 90 (при этом следы обработки параллельны плоскости падения) и измерить потоки 1Ä(0) при тех же значениях углов О.

При этом телесный угол Ль может быть больше Лы и не является критичным. По результатам измерений определяют отношения Р = li (0)//Ль и R„= l„(O)//Ëó, определяют (R — R ) и «R, è (Ri — R ) судят о параметрах шероховатости. 3 ил.!

262280

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения параметров шероховатости сверхгладких анизотропных поверхностей и, в частности, поверхностей, обработанных алмазным точением.

Цель изобретения — измерение параметров шероховатости анизотропных поверхностей за счет обеспечения чувствительности к анизотропии поверхности.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема гониорефлектометра, реализующего способ измерения параметров шероховатости сверхгладких поверхностей изделия; на фиг. 2 — телесный угол Лсо; на фиг. 3 телесный угол Лы .

Гониорефлектометр содержит узел, формирующий осветительный поток и состоящий из источника 1 излучения — — лазера, модулятора 2, поляризатора 3, ослабителей 4 интенсивности и диафрагмы 5, узел крепления измеряемого изделия 6, включак>щий вращающийся столик 7, бленду 8 и держатель 9, приемник 10 излучения со сменными дифрагмами 11, установленными перед приемником 10 излучения и усилителем 12, а также ловушку 13 зеркально отраженного от изделия излучения.

Способ измерения осуществляется следующим образом.

Монохроматический параллельный пучок от источника 1 излучения, пройдя через модулятор 2, поляризатор 3, ослабители 4 интенсивности, диафрагму 5 и бленду 8, падает на поверхность измеряемого изделия 6, установленного на вращающемся столике 7.

Поворотом столика 7 устанавливается угол ф падения излучения. Приемник 10 излучения имеет возможность поворачиваться в плоскости падения так, чтобы измерять отраженный поток излучения 1(O) под различными углами отражения О, отличными от зеркального, так как при этом имеется возможность измерять индикатрису рассеяния в плоскости падения.

При отражении от шероховатой поверхности изделия 6, обладающей анизотропией, в плоскости приемника 10 излучения наблюдается более яркая, чем основной фон, полоса, расположенная перпендикулярно направлению следов обработки. Яркость этой полосы на несколько порядко& больше, чем яркость основного фона. Для определения параметров шероховатости анизотропной поверхности необходимо, поворачивая измеряемое изделие 6 в своей плоскости, установить его сначала так, чтобы яркая полоса находилась в плоскости падения излучения (при этом следы обработки будут расположены перпендикулярно плоскости падения) и измерить отраженные потоки I„ (О) как минимум при двух углах О.

Значение телесного угла Лсц (фиг. 2) должно быть не больше телесного угла, под которым освегценная площадка видна из точки Р наблюдения, находящейся на расстоянии l от измеряемого изделия 6. В случае, если освещенная площадка имеет форму круга диаметром d, то Лю((лс(- /41 ), а для

I I ðÿìîóãîëüíè êà Лы((Й ) /l, где d — размер прямоугольного пятна вдоль следов обработки.

Затем необходимо повернуть измеряемое изделие 6 в своей плоскости на 90 (при этом

)0 следы обработки оудут параллельны плоскости падения) и измерить потоки 1„(О) при тех же значениях углов О. При этом телесный угол Ла (фиг. 3) может быть больше Лсо и не является критичным. Точность определения параметров шероховатости возрастает с увеличением числа точек, в которых измеряется индикатриса рассеяния, т. е. с увеличением диапазона и количества углов О, при которых измеряется

1, (О) и I„(()). По результатам измерений определяют отношения Р„=I> (6)/1Ло, R„=

= l„(O)/IËr0 и разность (R, — R„) и по R„ и (R — R„) судят о параметрах шероховатости, характеризующих изотропную и анизотропную составляющие.

Например„для среднего квадратического

25 отклонения высот неровностей о имеем

Х cosQ: " 2Г, и,- = — -" — — - ) R оЬ!пН вЂ” sion))(4л

0н сosOdO 1+соь, О+ф)

i, cos >, cos(-)а О

-з, „ак

4л " 1+cos(H — ф - )

9н о == o +n> где Л(р = г1! 1; о и og- средние квадратические отклонения высот неровностей изотропного и анизотропного полей;

40 О и О. — значения начального и конечного отлов (.).

Формула изобретения

Способ измерения параметров шероховатости сверхгладких поверхностей изделий, заключающийся в том, что освегцак т поверхность изделия под острым углом Q параллельным пучком монохроматического из50 лучения, определяют поток 1 излучения, отраженного от поверхности изделия в зеркальном направлении, определяют поток

I(()) излучения, отраженного от поверхности изделия под углами О, отличными от зеркального, и определяют отношение 1(О) 1 потоков излучения, отличающийся тем, что, с целью измерения параметров шероховатости анизотропных новерхносгей, устанавливают измеряемое изделие последовательно

12б2280 в два положения так, чтобы плоскость падения излучения была перпендикулярна и параллельна следам обработки, определяют для обоих положений измеряемого изделия соответственно потоки (0) и 1„(0) излучения, отраженные от поверхности изделия в телесных углах Ль и Лсо, как минимум при двух утлах О, значение телесного угла

Л/о выбирают больше угловой ширины индикатрисы рассеяния в точке наблюдепия, определяют отношение

/, iH )/È(и i R„= /// (О)/И» определяют (R — R// 1 и по / и (R — R

// судят о параметрах шероховатости. (262280 (-оставитель, .гор д:1уговая ,,1 Лобзова

Ве ес оррект Гекред И 11 P

П одписное

Редактор П. Коссеи

Заказ 5410)36 ственного комитета

ВНИИПИ Государстве, та

5 Pàó шская наб д изобретений и

4/5

П т 4

Филиал ППП «Патент», г.