Бесконтактный способ определения высоты шероховатости поверхности

 

Изобретение относится к измерительной технике, точнее к оптическим измерительным методам определения высоты шероховатости поверхности. Целью изобретения является повышение точности и производительности определения за счет снижения влияния спеклструктуры индикатрисы рассеяния и повышения скорости измерений. Исследуемый образец одновременно вращают вокруг оси, перпендикулярной плоскости поверхности исследуемого образца, и перемещают параллельно плоскости поверхности , причем линейное перемещение образца за время одного оборота равно диаметру лазерного луча, а угловая скорость вращения v находится в пределах данных в описании. Принцип действия основан на усреднении индикатрис рассеяния при сканировании лазерного луча по поверхности исследуемого образца, 1 ил. (Л

. СООЗ СОВЕтСНИХ

И

РЕСПУБЛИК (31)5 Ь Ol В 11/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и А ВТОРСИОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О 1НРЫТИЯМ

ПРИ fWHT СССР (21) 4679639/28 (22) 18.04.89 (46) !5 ° 05 ° 91. Бнп. Ю 18 (71) Ленинградский политехнический институт им. М.И. Калинина (72) Д.В.Кизеветтер (53) 531 ° 715 ° 27(088 8} (56) Авторское свидетельство СССР

В 1397728, кл. 1 01 В .11/30, 1988. (54) БЕСКОНТАКТН!1Й СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ BHCOTH ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике, точнее к оптическим измерительным методам определения высоты шероховатости поверхности. Целью изобретения является повьппение точИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, при определении высоты шероховатости поверхности.

Цель изобретения — повышение точности и производительности определе" ния за счет снижения влияния спеклструктуры индикатрисы рассеяния и повышения скорости измерений.

На чертеже схематично изображена траектория движения лазерного луча по исследуемому образцу, Способ заключается в следующем.

Шероховатую поверхность любого материала можно представить как случайное расположение микрограней, рассеивакицих свет Спекл-структура такого излучения также является случайной, При перемещении образца относительно лазерного луча изменяется.,80„„1649264 А 1

2 ности и производительности определения эа счет снижения влияния спеклструктуры инднкатрисм рассеяния и повьппения скорости измерений. Исследуемый образец одновременно вращают вок" руг оси, перпендикулярной плоскости поверхности исследуемого образца, и перемещают параллельно плоскости поверхности, причем линейное перемеще- . ние образца эа время одного оборота равно диаметру лазерного луча, а угловая скорость вращения находится в пределах данных в описании. Принцип действия основан на усреднении индикатрис рассеяния при сканировании лазерного луча по поверхности исследуемого образца. 1 ил, ф и спе кл-структур а р ас сеянного излучения. Если скорость изменения спекл. структуры значительно больше инерцион- ф3> ности фотоприемного устройства, то фотоприемник регистрирует среднее Ж значение, т,е. происходит усреднение Я индикатрисы рассеяния. Если исследуем!й образец перемещать линейно или только вращать, то длина траектории лазерного луча на образце будет сравнительно мала, так как она ограничена размерами образца. Поэтому эа время перемещения луча по образцу сложно измерить всю индикатрису рассеяния и результаты измерения параметров шероховатости будут относиться только к йебольшому участку всей поверхности. Чтобы устранить укаэанный недостаток образец одновременно врап1пют с угловой скоростью и перемегде D в

Р

Т, Tl

Формула изобретения

Бесконтактный способ определения высоты шероховатости поверхности, saключающийся в том, что направляют лазерное излучение .на исследуемую поверхность, перемещают исследуемый образец, измеряют характеристики рассеянного излучения, по которым определяют высоту нероховатости, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и производительности определения, исследуемый образец одновременно с его перемещением вращают вокруг оси, перпендикулярной плоскости поверхности исследуемого образца, перемещение исследуемого образца производят параллельно плоскости его поверхности на величину, за время одного оборота равную диаметру лазерного луча, а угловую скорость вращения задают из соотношения з l649264 щают линейно. Центр вращения располо.жен относительно лазерного луча на расстоянии К . Прн вращении образца (без линейного перемещения) траекто5 рия движения луча представляет собой окружность диаметром D < 2К . Если выполнено условие — линейное перемещение образца за время одного оборота равно диаметру луча, то в процессе из-О мерения лазерный луч может попадать на все участки исследуемой поверхности области сканирования. Если линейная скорость перемещения будет больше, то останутся участки поверхности образца, на которые не попадал лазерный луч в процессе измерения; если линейная скорость будет меньше, то на некоторые участки поверхности луч будет попадать многократно. Соответственно, спекл-структуру рассеянного излучения уже нельзя будет считать

:статистически независимой. Дпя того, чтоб в течение времени Тб накопления фотоприемного устройства произошло 25 усреднение индикатрис, необходимо, чтобы смещение лазерного луча на исследуемой поверхности было значительно больше ".корреляционного расстояния.

r шероховатости. Тогда для угловой

К скорости 1 получаем линейный размер исследуемой области образца в направлении перемещения; диаметр лазерного луча время, необходимое для измерения индикатрисы рас-. сеяния.

Ъв, т

Чем больше 3, тем большую длину имеет траектория луча на поверхности

sa время Т тем выше качество усреднения. Однако любой исследуемый образец имеет ограниченные размеры, а для определения индикатрисы рассея- 40 ния требуетгч некоторое количество времени, зависящее от типа фотоприемного устройства Поэтому при большой скорости за время измерения луч может уйти из исследуемой обпасти. Что- 45 бы этого не произошло, необходимо, чтобы

4 „

D я -.Dl

Фи, ° Тв.

Гк ч

"-- (<ч(Р

Т D Т„ где г - корреляционное расстояние к шероховатости поверхности;

В - линейный размер исследуемой области образца в нанравленни, перпендикулярном направлениюю перемещения;

Т - время накопления, в течение б которого происходит усреднение индикатрис рассеяния;

0 — линейный размер исследуемой области образца в направлении перемещения

D — диаметр лазерного луче;

Т вЂ” время, необходимое для измерения индикатрисы рассеяния, 1649264

HITONl5 СХОНЩЮбскуя

Составитель Л,Лобзова

Техред А.Кравчук Корректор Л.Патай

Редактор Е.Копча

"Заказ 1511 Тираж 392 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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