Устройство для бесконтактного определения высоты шероховатости поверхности

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров шероховатости поверхности Цель изобретения - повьшение точности измерений параметров шероховатости. Это достигается за счет устранения спеклструктуры рассеянного излучения путем статистической обработки результатов измерений параметров светового пучка, отраженного от разных точек исследуемого образца. Луч от источника 1 излучения через диафрагму 2 попадает на исследуемую поверхность образца 3. Отраженное излучение регистрируется фотоприемным блоком 5. Результат измерений запоминается с помощью запоминающего блока 6. Затем образец перемещается с помощью блока 11 перемещения образца. Результат нового измерения обрабатывается и вновь запоминается. Блок 7 усреднения производит вычисление средней индикатриры рассеяния по выполнении цикла из N измерений, число которых (N) определяется заданной точностью. Регистрация результатов осуществляется блоком 8 выделения и обработки информационного сигнала и индикатором 9. 2 ил. $ (/)

СОЮЗ СОВЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

С 01 В 11/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4218010/24-28 (22) 31. 03. 87 (46) 23.05.88. Бюл. Р 19 (71.) Ленинградский политехнический институт им. И.И. Калинина (72) А.Ю.Бабулевич, Д.В.Кизеветтер и В.И.Малюгин (53) 531. 717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 938018, кл. С 01 В 21/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОТЫ ШЕРОХОВАТОСТИ

ПОВЕРХНОСТИ (57) Изобретение относится к измерйтельной технике и может быть использовано для измерения параметров шероховатости поверхности. Цель изобретения — повышение точности измерений параметров шероховатости. Это достигается за счет устранения спеклструктуры рассеянного излучения пу„„SU„» 1397728 А1 тем статистической обработки результатов измерений параметров светового пучка, отраженного от разных точек исследуемого образца. Луч от источника 1 излучения через диафрагму 2 попадает на исследуемую поверхность образца 3. Отраженное излучение регистрируется фотоприемным блоком 5.

Результат измерений запоминается с помощью запоминающего блока 6. Затем образец перемещается с помощью блока

11 перемещения образца. Результат нового измерения обрабатывается и вновь запоминается. Блок 7 усреднения производит вычисление средней индикатрисы рассеяния по выполнении цикла из N измерений, число которых (Н) определяется заданной точностью.

Регистрация результатов осуществляется блоком 8 выделения и обработки информационного сигнала и индикатором

9. 2 ил.

1397728

Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров шероховатости поверхности.

Цель изобретения — повышение точности измерений параметров шероховатости за счет устранения влияния спекл-структуры рассеянного излучения путем статистической обработки результатов большого числа измерений параметров светового пучка, отраженного от разных точек исследуемого образца.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства," на фиг.2— распределение интенсивности рассеянного излучения (индикатриса рассеяния).

Устройство содержит источник 1 излучения, диафрагму 2, направляющую луч, исследуемый образец 3, держатель

4 образца, фотоприемный блок 5, состоящий из ПЗС-фотоприемника и аналого-цифрового преобразователя, запоминающий блок 6, блоки усреднения 7 и вычисления параметрбв шероховатости

8, индикатор 9, синхронизатор 10, блок. 11 перемещения образца. Лазер, образец и фотоприемник расположены так, что рассеянное излучение попадает на фоточувствительные ячейки.

Устройство работает следующим образом.

Луч лазера, пройдя диафрагму 2, которая формирует диаметр луча 0,5—

1 мм, попадает на исследуемый образец 3. Отраженное излучение регистрируется ПЗС-фотоприемником, видеосигнал, соответствующий индикатрисе рассеяния, преобраэовывается в цифровой код и запоминается в запоминающем блоке 6. После окончания запоминания видеосигнала, последний переписывается в блок 7 усреднения, где происходит накопление и усреднение индикатрис рассеяния. По окончании перезаписи подается команда на передвижение образца. С помощью специальной подвижки перемещение производится так, что угол падения лазерного луча îтносительно нормали остается постоянным (обычно выбирают этот угол 8-15 ). .При этом излучение лазера попадает на новый участок исследуемой поверхности, соответственно изменяется спекл-структура рассеянного излучения. Результат нового измерения считывается и запоминается повторно. Процесс измерения производится до достижения заданного числа опытов ° По окончании заданного числа

5 циклов накопления осуществляется усреднение видеосигнала, затем усредненный видеосигнал индикатрисы рассеяния поступает в блок обработки и выделения информационного сигнала, который осуществляет регистрацию параметров исследуемого образца.

В качестве примера на фиг.2 приведена индикатриса рассеяния при высоте шероховатости К 0,35 мкм (длина волны излучения лазера %

= 0,633 мкм). На фиг.2 (кривая 12) показана спекл-структура рассеянного излучения, что не позволяет точно разделить зеркальную и диффузно20 рассеянную компоненты отраженного света. Кривая 13 соответствует индикатрисе рассеяния, полученной после

50 циклов накопления (осциллограмма сигнала с выхода блока усреднения).

В этом случае диффузная и зеркаль- ная компоненты хорошо разделяются, поэтому точность измерений существенно возрастает. Аналогичные измерения проводят для измерения индикатрис рассеяния "на просвет" для прозрачных образцов с высотой шероховатости К 0,05-0,55 мкм. Диапазон измеряемых величин при длине волны

0,633 мкм 0,05-0,45 мкм, что составляет 0,06-0,7 (R„/Я) в единицах длин волн ° Расчет параметров шероховатости производится по известным формулам, Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для бесконтактного определения высоты шероховатости поверхности, состоящее из оптически связанных источника излучения, блока перемещения образца и соединенных последовательно фотоприемного блока, запоминающего блока, блока усреднения и индикатора, синхронизатора, выход которого подключен к блоку перемещения образца, запоминающему блоку и блоку усреднения, о т л и ч а ю50 щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерений за счет снижения влияния спекл-структуры индикатрисы рассеяния, оно снабжено блоком вычисления параметров шероховатости, 55 вход которого соединен с выходом блока усреднения, а выход — с индикатором, запоминающий блок выполнен в виде схемы запоминания по и точкам.

1397728

Составитель В.Чулков

Редактор И.Горная Техред A,Кравчук Корректор О.Кравцова

Заказ 2261/38 Тираж 680, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4