Способ измерения шероховатости поверхности

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля шероховатости поверхности при металлообработке. Цель изобретения - расширение информативности и повышение точности измерения за счет возможности измерения не только сверхгладких поверхностей, но и в случае шероховатой поверхности, за счет определения отношения коэффициентов ослабления зеркальной составляющей контролируемой к эталонной поверхности соответственно методом, обеспечивающим минимальные погрешности, вносимые диффузионной составляющей, а также исключения влияния оптических свойств материала на результаты измерений путем выравнивания полных интенсивностей дифракционных спектров контролируемой и эталонной поверхностей, а средне-квадратичную высоту микронеровностей определяют по формуле. Далее дополнительно осуществляют коррекцию значений интенсивности дифракционного пространственно-частотного спектра по значениям интенсивности фоновой засветки. Для исключения влияния различий коэффициентов отражения эталлонной и контролируемой поверхностей, которые возникают из-за различий оптических свойств материалов, из которых изготовлены эти поверхности, осуществляют выравнивание полных интенсивностей дифракционных спектров контролируемой и эталонной поверхностей. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 G 01 Э 11/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 кал ь ной саста вляющей контролируемой к эталонной поверхности соответственно методом, обеспечивающим минимальные погрешности, вносимые диффузионной составляющей, а также исключения влияния оптических свойств материала на результаты измерений путем выравнивания полных интенсивностей дифрак" ционных спектров контролируемой и эталонной поверхностей, а среднеквадратичную высоту микронеровностей опре деляют по формуле. Далее дополнительно осуществляют коррекцию значений интенси вности дифракционного пространственно-частотного спектра по значениям интенсивности Фоновой засветки. Для исключения влияния различий коэффициентов отражения эталонной и контролируемой поверхностей, которые возникают из-за различий оптичес ких с войст в материалов, из которых изготовлены эти поверхности, осуществляют выравнивание полных интенсивностей дифракционных спектров контролируемой и эталонной поверхностей, 2 э.п. Ф-лы, 2 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4386139/25-28 (22) 01.03.88 (4б) 23.01.90. Бюл, М 3 (71) Киевский политехнический инсти" тут им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.А. Остафьев, С,П. Сахно и Г.С. Тымчик (53) 531.715.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н 815ч92, .кл. С 01 В 11/30, 1981. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ

ПОВЕРХНОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля шероховатости поверхности при металлообработке. Цель изобретения - расширение информативности и повышение точности измерения за счет воэможности измерения не только сверхгладких поверх" ностей, но и в случае шероховатой поверхности,за счет определения отношения коэффициентов ослабления эерИзобретение относится к измерительной технике, в частности к опти" ческим методам измерения шероховатой поверхности, и может быть использовано для измерения шероховатости поверхности при металлообработке.

Цеп ь и зобрет ения - расширени е и нформативности и повышение точности измерения за счет возможности измерения шероховатости не только сверхгладких поверхностей, но и в .случае

„„Я0„„1538047 А1 шероховатой поверхности за счет определения отношения коэффициентов ослабления зеркальной составляющей контролируемой и эталонной поверхностей, соответственно методом, обеспечи ва ющим минимал ьные погрешности, вносимые, диффузной соста вляющей, а также исключения влияния оптических свойств материала на результаты измерений путем выравнивания полных интенсивностей дифракционных спек1538047 тров контролируемой и эталонной поверхностей.

На фиг. 1 изображена блок"схема устройства, реализующего предлагаемый способ, на фиг. 2 - распределение интенсивности излучения в дифракционном спектре.

Устройство содержит источник 1 когерентного излучения, например лазер. 1О

За источником 1 когерентного излуче- ния по ходу пучка излучения установлена фокусирующая осветительная on, тическая система 2 таким образом, что задняя плоскость Фокусировки ее совме-15 щена с контролируемой поверхностью 3, а ось пучка излучения составляет угол

Д с нормалью к контролируемой поверхности 3. По ходу отраженного от контролируемой поверхности 3 пучка уста- 20 новлена приемная оптическая система

4, передняя плоскость фокусировки ко" (торой такжесовмещена с контролируемой поверхностью .3. За приемной оптической системой 4 расположен Фурье-объек-2 тив 5, в задней фокальной плос.кости которого установлен, приемник 6 изображения, который может быть выполнен в виде т вердот ел ь ног о пол упро вод ни кового многоэлементного приемника, например приемника с зарядной связью (IlBI."). Фотоэлементы приемника 6 изображения ориентированы в направлении, перпендикулярном к плоскости падения пучка излучения на контролируемую поверхность 3 т.е. к плоскости, об" разованной осью освещающего пучка излучения к контролируемой поверхности

3. Выход приемника 4 изображения подключен к аналого"цифровому преобразователю 7, цифровой выход которого через устройство 8 ввода цифровых сигналов подключен к микропроцессору 9 °

Способ осуществляется следующим образом.

С помощью источника 1 когерентного излучения и фокусирующей осветительной оптической системы 2 освещащают контролируемую поверхность 3 пучком когерентного излучения. При50 емной оптической системой 4 преобразуют отраженное от контролируемой поверхности 3 излучение в плоские волны, распространяющиеся как в направлении зеркального отражения (зер" кал ьная соста вляющая), та к и в других направлениях - диффузная составляющая. При помощи фурье-объектива

5 формируют пространственно-частотный дифракционный спектр излучения, отраженного от контролируемой поверхности. Значения интенсивности дифракционного спектра регистрируют .при помощи приемника б изображения, видеосигнал с выхода которого подают на аналоговый вход аналого-цифрового преобразователя 7. Цифровые коды, соответствующие значениям интенсивности дифракционного спектра на фотоэлементах приемника 6 изображения, с цифрового входа аналого-цифрового преобразователя 7 передают через устройство 8 ввода цифровых сигналов в оперативное запоминающее устройство микропроцессора 9, где Формируют масси в да нных и выполняют программноцифровую обработку этого массива.

Величину отношения а коэффициентов ослабления интенсивности зеркальной составляющей дифракционных спектров контролируемой и эталонной поверхностей определяют из выражения

III И Ю

„,W(;„(W,(V„(->,W(qÄ) 5 W. „ /М к W. (% ) — (.. W,(y„))>/Х

l где W (g ) — значения интенсивности дифракционного спектра эталонной зеркальной поверхности; „- положения точек регистрации интенсивности спектра; М - количество точек регистрации, по которому судят о среднем квадратическом отклонении высот неровностей контролируемой поверхности, при этом величину его определяют по формуле Ь =, (), где Ь.среднее квадратическое отклонение высот неровностей эталонной поверхности; < = 2 /л; =3,141592, Л длина волны излучения.

При регистрации интенсивности дифракционного спектра осуществляют коррекцию по значениям интенсивности фоновой засветки„

С целью исключения влияния различий коэффициентов отражения эталонной и контролируемой поверхностей выравнивают полные интенсивности дифракционных спектров контролируемой и эталонной поверхностей. формула изобретения

1. Способ измерения шероховатости поверхности, заключающийся в том, что освещают контролируемую поверхность i 538047

5 под углом 6 пучком когерентного монохроматического излучения, регистрируют интенсивность излучения, отраженного от поверхности, и определя» ют среднеквадратическое отклонение высот неровностей, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения информативности и повышения точности измерения, формируют пространственно-частотный дифракционный спектрконтролируемой поверхности, регистрируют значения его интенсивности

W(yÄ) в направлении, перпендикулярном плоскости падения пучка, определяют отношение а коэффициентов ослабления интенсивности зеркальной соста вля ющей дифра кцио нного спектра контролируемой и эталонной поверхностей из выражения .=Е ЫЫ, .1= . 1ь1Й -h,é

X W („) -(X. W. („)) /N где N - количество точек регистрации;

26

W,(„) — значения интенсивности дифракционного спектра эта6 лонной зеркальной поверхно, сти; „- положения точек регистрации интенсивности спектра, а величину среднего квадратического отклонения высот неровностей контролируемой поверхности определяют по формуле

6е 1па/(4К сов 6), где 6,- среднее квадратическое отклонение высот неровностей эталонной поверхности; K=2»/ì у Г(= 3,141592, h- длина волны излучения.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что определяют интенсивность фоновой засветки и с ее учетом корректируют интенсивность дифракционного спектра.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что выравнивают полные интенсивности дифракционных спектров контролируемой и эталонной поверхностей.

1538047

Составитель Л. Лобзова

Реда ктор В. Бугренкова Техред N,диццк Корректор М. Шарохин

Заказ 163 Тираж 483 Подписное

9НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113О35, Москва, 8-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 19!