Способ измерения шероховатости поверхности изделия и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в оптическом приборостроении, машиностроении и других отраслях науки и техники при измерении шероховатости поверхности. Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение диапазона измеряемых высот в сторону меньших значений. Исследуемую поверхность 11 облучают волной с плоским волновым фронтом, разделяют зеркально отраженный пучок и диффузный, включая и часть диффузного, распространяющегося в апертуре зеркального пучка. По измеренным сигналам от полного I<SB POS="POST">N</SB> и диффузного I<SB POS="POST">Q</SB> отраженных от поверхности 11 потоков определяют степень шероховатости поверхности R<SB POS="POST">Q</SB>=λ/4φСОSφ√-LHI<SB POS="POST">N</SB>-I<SB POS="POST">Q</SB>/I<SB POS="POST">N</SB>, где R<SB POS="POST">Q</SB> - среднеквадратичное отклонение профиля от базовой линии

λ - длина волны поверхности

φ - угол падения пучка на поверхность 11. Устройство содержит одномодовый лазер 1, телескопическую систему 2, первый объектив 4 с фокусным расстоянием F, диафрагму 5, расположенную на расстоянии F от объектива 4 и являющуюся входным отверстием фотометрического шара 7, второй объектив 6 с фокусным расстоянием F, находящийся в шаре 7 на фокусном расстоянии F от диафрагмы 5 и имеющий возможность перемещаться в продольном и поперечном направлениях. Диаметр диафрагмы 5 и фокусное расстояние F оцениваются из неравенства 1,3≤BA/Fλ≤1,5, где A - диаметр пучка на выходе из телескопической системы 2. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111 (5))5 G 01 В 11/30

Ф6ЫОВЗИ. - ;-,,т.-;:., 1

«Д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С::

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 1) 4460223/24-28 (22) 23.05.88 (46) 07.10.90. Бюл. У 37 (71) Черновицкий государственный университет (72) О.В. Ангельский и П.П. Максимяк ,(53) 531.715.27(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 654835, кл. С 01 В 1 1/30, 25.11.77. .(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ

ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в оптическом приборостроении, машиностроении и других отраслях науки и техники при измерении шероховатости поверхности. Целью изобретения является повышение точности измерения

И расширение диапазона измеряемых высот в сторону меньших значений. Исследуемую поверхность 11 облучают волной с плоским волновым фронтом,разделяют зеркально отраженный пучок и диффузный, включая и часть диффузного, распространяющегося в апертуре зеркального пучка. По измеренным сигна2 лам от полного Iä и диффузного I отраженных от поверхности 11 потоков определяют степень шероховатости поверхности.

Р— — 1и - — 1 л х,-х 1 4Г сов ц« I „ где R — среднеквадратичное отклоне3 ние профиля от базовой линии; — длина волны поверхности; - угол падения пучка на поверхность 11. Устройство содержит одномодовый лазер 1, телескопическую систему 2, первый объектив 4 с фокусным расстоянием f диафрагму 5, расположенную на расстоянии f от объектива 4 и являющуюся входным отверс4 тием фотометрического нара 7, второй объектив 6 с фокусным расстоянием f, находящийся в шаре 7 на фокусном расстоянии f от диафрагмы 5 и имеюший возможность перемещаться в продсльном и поперечном направлениях. Диаметр диафрагмы 5 и фокусное расстояние f оцениваются из неравенства . 1,3

Ьа

ЕЛ ь — 1 5 где а — диаметр пучка на выходе.из телескопической системы 2. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1597537

Изобретение относится к измеритель— ной технике и может быть использовано, в частности, для измерения шерохова.— тости поверхности изделия, Цель изобретения — повышение точ— ности измерения и расширение диапазона измеряемых отклонений в сторону меньших значений за счет исключения

\ погрешности из-эа попадания в апертуру зеркально отраженного пучка части диффузного потока.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для осуществле= ния способа измерения шероховатости поверхности изделия..

Устройство содержит источник монохроматического излучения †одномодовый лазер 1, телескопическую систему

2, апертурную диафрагму 3, объектив

4, микронную диафрагму 5, объектив 6, фотометрический шар 7, фотоэлектри.— ческий блок 8 регистрации, механизм 9 перемещения объектива 6 в продольном и поперечном направлениях относитель- 25 ио луча и механизм 10 юстировки исследуемой поверхности 11. Объектив 4 имеет фокусное расстояние f Диафрагма 5 расположена на расстоянии f от .объектива и является входным отверстием фотометрического шара 7. Объектив 6 имеет,то же фокусное расстояние

f находится внутри шара 7 на расстоянии от диафрагмы 5 и имеет возможность перемещаться в продольном и поперечном направлениях. Диаметр Ъ диафрагмы 5 и фокусное расстояние f объективов 4 и 6 оценивают из соотношения

1,3 6 — 41,5, где а — диаметр пучка на выходе из телескопической системы 2; — длина волны излучения;

Ъ вЂ” диаметр диафрагмы 5.

Способ осуществляется с помощью устройства следующим образом.

Излучение от одномодового лазера 1 попадает в телескопическую систему 2, состоящую из микрообъектива, диафрагмы и объектива и формирующую волну с плоским фронтом. С помощью диафрагмы.

3 выделяется однородная по интенсивности часть пучка. Объектив 4 фокусирует излучение в плоскости диафрагмы .

5, размер которой выбирался так, чтобы 5 сфокусированный пучок прошел через диафрагму 5 без дифракции.Объектив 6 преобразует сферическую волну в плоскую и посылает ее на исследуемую поверхность 11. Б данном устройстве угол падения излучения на поверхность

11 равен нулю. С помощью механизма 10 юстировки поверхности 11 необходимо вывести зеркальную часть отраженного пучка через диафрагму 5 из фотометрического шара 7 беэ дифракции. Это достигается благодаря экспериментальному выполнению соотношения (1). Механизм

9 перемещения объектива. 6 в продольном и поперечном направлениях позволяет компенсироватЬ некоторое сферическое отклонение от плоскости исследуемой поверхности 11. Показание фотоэлектрического блока 8 регистрации дает значение I . При этом лишь незначительная часть выходит через диафрагму

5. Механизмом 9 или 10 можно послать зеркальноотраженный пучок на стенку шара 7. Б этом случае показание блока

8 регистрации дает значение I„. Опре.деляют степень шероховатости поверх1 ности из соотношения

Я

4 соз 4 где R — среднеквадратичное отклонение профиля от базовой линии; — длина волны излучения; — угол падения пучка на поверхность 11.

Ф о;р м у л а изобретения

1. Способ измерения шероховатости поверхности изделия, заключающийся в том, что облучают поверхность изделия монохроматическим пучком излучения под углом у к поверхности, определяют интенсивность I„ полного и интенсивность 1 диффузного излучений, отраженных от поверхности изделия, и определяют среднеквадратическое отклонение профиля от базовой линии, по которому судят о шероховатости поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона из° меряемых отклонений в сторону меньших значений, формируют облучающее излучение в виде волны с плоским волновым фронтом, разделяют зеркально отраженный от поверхности изделия пучок излучения и часть диффузного излучения, распространяющегося в апертуре зеркально отраженного от поверхности изделия пучка излучения, а среднекзадратическое отклонение R профиля от

1597537 б из соотно- объективом с фокусным расстоянием f диафрагмой, расположенной на входе

1 фотометрического шара на расстоянии f от объектива, и вторым объектом с фокусным расстоянием Й, установленным внутри фотометрического шара с возможностью перемещения вдоль и поперек оптической оси устройства, а диаметр Ь диафрагмы и фокусное расстояние Е объективов связаны соотноыением базовой линии определяют шения

4 cos tg и где Я вЂ” длина волны излучения.

2. Устройство для измерения шероховатости поверхности изделия, содержащее последовательно расположенные источник монохроматического излучения, телескопическую систему, фотометрический шар, фотоэлектрический блок регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, оно, снабжено последовательно установленными по ходу излучения за телескопической системой первым

1,3 — с1,5, где а — диаметр пучка на выходе из телескопической системы.

Составитель Л. Лобзова

Техред Л.Олийнык Корректор О. Кравцова

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 3039 Тираж 492 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101