Способ определения профиля шероховатости поверхности изделия и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения профиля шероховатости поверхности в машиностроении, оптическом приборостроении и т.д. Цель изобретения - повышение точности определения профиля шероховатой поверхности и расширение диапазона высот определяемого профиля в сторону меньших значений (до 0,01 мкм) за счет соосного совмещения пучков, выравнивания интенсивности пучков, введения разности фаз φ/2 между ними и измерения координатного распределения интенсивности результирующей интерференционной картины. Устройство содержит источник 1 излучения, коллиматор 2, светоделитель 3 в виде делительной пластины, объектив 4, компенсатор 5, пластинку λ/8 6, объектив 7, зеркало 8, пьезокерамический модулятор 9, объектив 10, поляризатор 11 и регистратор 12. Монохроматический параллельный пучок излучения от источника 1 амплитудно расщепляется на две равноинтенсивные составляющие. На пути одной из составляющих помещают исследуемую поверхность 13. На выходе системы составляющие смешиваются строго соосно. Изображение поверхности 13 проектируется в плоскость регистрации. Размер анализируемого участка поля должен быть не более размеров однородного участка интерференционной полосы. Интенсивности опорного и объективного пучков на выходе системы выравниваются и вводят между ними разность фаз, равную φ/2. Измеряют интенсивность I<SB POS="POST">о</SB> опорного пучка и координатное распределение интенсивности результирующего поля I<SB POS="POST">р</SB> (X,Y) в пределах однородного участка интерференционной полосы. Отклонение профиля от базовой линии H (X,Y) определяют из соотношения H°(X,Y)=1/2K<SP POS="POST">.</SP>COSΑ(I<SB POS="POST">р</SB>(X,Y)/2I<SB POS="POST">о</SB>-1) для отражающих поверхностей, H<SP POS="POST">п</SP>(X,Y)=1/K(N<SB POS="POST">1</SB>-N<SB POS="POST">2</SB>)<SP POS="POST">.</SP>(I<SB POS="POST">п</SB>(X,Y)/2I<SB POS="POST">о</SB>-1) для пропускающих поверхностей, где К=2φ/λ - волновое число

λ - длина волны излучения

N<SB POS="POST">1</SB> и N<SB POS="POST">2</SB> - показатели преломления вещества изделия и окружающей среды соответственно. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 11/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4428416/25-28 (22) 23.05.88 (46) 30.1-1.90. Бюл. N 44 (71) Черновицкий государственный университет (72) О,В.Ангельский и П.П.Максимяк (53) 531.715.27 (088.8) (56) Дунин И.В., Карташова А,Н. Измерение и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. M. Машиностроение, 1978, с.91 — 95, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ

ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения профиля шероховатости поверхности в машиностроении, оптическом приборостроении и т.д. Цель изобретения— повышение точности определения профиля

„„ Ы„„1610260 А1 шероховатой поверхности и расширение диапазона высот определяемого профиля в сторонуменьшихзначений (до 0,01 мкм) за счет сдосного совмещения пучков, выравнивания интенсивности пучков, введения разности фаэ л /2 между ними и измерения координатного распределения интенсивности результирующей интерференционной картины. Устройство содержит источник 1 излучения, коллиматор 2, светоделитель 3 в виде делительной пластины, объектив 4, компенсатор 5, пластинку б А /8, объектив

7, зеркало 8, пьезокерамический модулятор

9, объектив 10, поляризатор 11 и регистратор 12, Монохроматический параллельный пучок излучения от источника 1 амплитудно расщепляется на две равноинтенсивные составляющие. На пути одной из составляющих помещают исследуемую поверхность

13. На выходе системы составляющие смешиваются строго соосно. Изображение по1610260 интерференционной полосы. Отклонение профиля от базовой rèíèè (h (х,у) определяют из соотношения h (x, у) = 1/2 К х х cos a (lp (x, у)/2 1 — 1) для отражающих поверхностей, h" (х, у) =- 1/К (п — п>) Х

" X(lp(x,ó)/2lo — 1) для пропускающих поверхностей, где К= 2лЯ вЂ” волновое число; длина волны излучения; п и п — показатели преломления вещества изделия и окружающей среды соответственно, 2 с.ll. ф-лы, 1 ил.

40 верхности 13 проектируется в плоскость регистрации, Размер анализируемого участка поля должен быть не больше размеров однородного участка интерференционной полосы. Интенсивность опорного . и объективного пучков на выходе системы выравнивают и вводят между ними разность фаз, ра вную л /2. Изме ря ют интенсивность

4 опорного пучка и координатное распределение интенсивности результирующего поля lp (х,у) в пределах однородного участка

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения профиля шероховатости поверхности в машиностроении, оптическом приборостроении и т,д.

Цель изобретения — повышение точности определения профиля шероховатой поверхности и расширение диапазона высот измеряемого профиля в сторону меньших значений (до 0,01. мкм) путем соосного совмещения пучков, выравнивания интенсивности пучков, введения разности фаз л /2 между ними и измерения координатного распределения интенсивности результирующей интерференционной картины.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства для определения профиля шероховатости поверхности изделия.

Устройство содержит источник 1 излучения, коллиматор 2, светоделитель 3 в виде делительной пластины, объектив 4, компенсатор 5, фазовую пластинку 6А, /8, объектив

7, зеркало 8, пьезокерамический модулятор

9, объектив 10, поляризатор 11 и регистратор 12. На чертеже также обозначена исследуемая поверхность 13.

Способ с помощью устройства осуществляют следующим образом.

Источником 1 излучения служит излучение одномодового лазера ЛГ-38. Коллиматор 2, состоящий из двух объективов и диафрагмы между ними, служит для расширения пучка и формирования волны с плоским фронтом, которая попадает на светодел ител ь 3. С помощью светодел ителя

3 в виде пластинки, на одной стороне которой нанесено светоделительное покрытие, волна амплитудно расщепляется на объектную и опорную. Первый пучок лучей, отраженный от светоделителя 3, фокусируется объективом 4 на исследуемой поверхности

13, После отражения от нее пучок снова проходит через объектив 4 и светоделитель

3. Прошедший через объектив 10 и поляризатор 11 пучок лучей формирует изображение поверхности 13 в приемной плоскости регистратора 12.

Второй пучок лучей проходит через светоделитель 3, падает на компенсатор 5, проходит пластинку 6 iL/8 и фокусируется объективом 7 на зеркале 8. Отразившись от зеркала 8, лучи идут в обратном направлении и падают на светоделитель 3. При этом часть лучей проходит через него и не участвует в определении профиля шероховатости поверхности изделия, а другая часть лучей отражается от светоделителя 3 и интерферирует с лучами первой ветви интерферометра, образуя интерференционную картину полосы, локализованной в бесконечности. Это изображение с помощью объектива 10 переносится в плоскость приемной площадки регистратора 12.

Во второй ветви интерферометра помещена пластинка 1 /8. главная ось которой ориентирована под углом 45 к плоскости поляризации падающего пучка. При двойном проходе излучения сквозь пластинку

А/8 происходит преобразование линейной поляризации падающего излучения в циркулярную. Это позволяет плавно изменять соотношение интенсивностей опорного и объектного пучков на выходе интерферометра. Поляризатор 11 предназначен для согласования поляризации опорного и объектного пучков.

Методика измерений среднеквадратичного отклонения профиля состоит в следующем. Измеряют интенсивность 1 > опорного пучка.

Поперечным смещением и вращением объектива 7 обеспечивают соосность объективного и опорного пучков на выходе интерферометра. В этом случае интерференционная картина имеет вид равномерной нулевой по1610260

55 ющих соотношений:

h (х, у) — 1 для отражающих поверхностей;

10 h " (x, У) —. для отражающих поверхностей;

h" (x,у) 1

Составитель Л.Лобзова

Техпед M.Mîðãåíòàë Корректор С,Шекмар

Редактор А.Огар

Заказ 3728 Тираж 492 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 лосы. Вращая поляризатор 11, обеспечивают равенство интенсивностей объектного и опорного пучков, что контролируется регистратором 12. Плавным изменением разности хода между объектным и опорным пучками в пределах А/2 путем подачи напряжения на модулятор 9 обеспечивают значение интенсивности результирующего поля равным 21>. Затем полевую диафрагму регистратора 12 уменьшают до размеров, меньших, чем размер структурных неоднородностей интенсивности результирующего поля, и производят поперечное сканирование поля. По измеренному координатному распределению интенсивности результирующего поля определяют профиль поверхности. Определение высоты

h(x,у) профиля шероховатой поверхности производят из следующих соотношений: для пропускающих поверхностей, 2л где К =- — — волновое число;

il длина волны излучения; п1 и п2 — показатели преломления вещества иэделия и окружающей среды соответственно.

Формула изобретения

1. Способ определения профиля шероховатости поверхности изделия, заключающийся в том, что формируют монохроматический параллельный пучок излучения, расщепляют пучок по амплитуде на два, помещают изделие на пути одного из пучков, формируют изображение поверхности изделия в плоскости регистрации, получают интерференционную картину в плоскости регистрации и определяют высоту профиля шероховатой поверхности, о т— личающийсятем,что,сцелью повышения точности определения и расшире45 ния диапазона высот измеряемого профиля в сторону меньших значений, производят соосное совмещение пучков, выравнивают интенсивности пучков, вводят разность фаз л/2 между ними, измеряют интенсивность

50 lo одного из пучков, измеряют координатное распределение интенсивности Ip(x,ó) интерференционной картины, а определение высоты h(x,у) профиля шероховатости поверхности иэделия производят иэ следудля пропускающих поверхностей, 2л где К =- - — волновое число;

А — длина волны излучения; и< и nz — показатели преломления вещества изделия и опружающей среды соответственноо.

2.устройство для определения профиля шероховатости поверхности изделия, содержащее последовательно установленные источник излучения, коллиматор и светоделитель, предназначенный для деления излучения на два пучка, в одном из которых расположен объектив, а в другом — компенсатор, объектив и опорное зеркало, и регистратор, отл ича ющееся тем,чтов качестве источника излучения использован источник высококогерентнаго линейно-поляризованного излучения, а устройство снабжено фазовой пластинкой А/8, установленной во втором пучке по ходу излучения за компенсатором так, что ее главная ось ориентирована под углом 45 к плоскости поляризации источника излучения, пьезоке35 рамическим модулятором, на котором закреплено опорное зеркало, и поляризатором, установленным по ходу излучения перед регистратором.