Устройство для контроля шероховатости поверхности

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для исследования и контроля шероховатости движущихся поверхностей. Цель изобретения - повышение чувствительности устройства за счет улучшения разделения составляющих светового потока. Устройство содержит источник 1 излучения, световод 2, перед скошенным торцом которого помещен источник 1 излучения, подключенный к регистратору 9 фотоприемник 3 с чувствительными зонами 4 и 5, разделенными нечувствительной зоной 6, в отверстии которого помещен световод 2. Чувствительные зоны 4 и 5 фотоприемника 3 выполнены асимметричными по отношению к оси световода" 2 в соответствии с границами поля облученности, определяемыми из условия максимального использования отраженного потока. 3 ил,СОсИзобретение относится к измерительной технике и предназначено для исслед^вания и контроля шероховатости движуща поверхностей.Известно устройство для контроля liie' рохрватости поверхности, содержащее Точечный источник излучения (светодиод), установленный в отверстии фотоприемйика, подключенного к регистратору. Нй^чувствительную площадку фотоприемника нанесено интерференционное покрытие rie- ременной толщины, определяемой'изусЛовия максимального отражения зеркальной составляющей лучистого потока. В этом устройстве выделение рассеянного излучения осуществляется на основе.интерференционных явлений в тонких пленках. Недостатком такого устройства является низкая чувствительность, так как в связи с разнымугловым распределением зеркальной и рассеянной составляющей из-за конечного размера источника излучения часть зеркальной составляющее^попадает на чувствительную площадку фотоприемника.Известно также устройство для контро-- ля линейных перемещений, способное контролировать шероховатость поверхности, содержащее источник изл.учения, размещенный перед входным торцом на оптической оси цилиндрического осветительного световода, приемный световод, фотоприемник, регистрирующее устройство. Приемный световод, располагаемыми между фотоприемником и контролируемым объектом, выполнен'В виде жгута волокон, опеченный на торце, обращенном к фотоприемнику и образующих кольцевую зону вокруг осветительного световода на другом торце.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 11/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

if

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4829108/28 (22) 28.05.90 (46) 15.02.92. Бюл, М 6 (71) Киевский политехнический институт им.

50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) П.М.Таланчук, И.С.Мельник, Г.П.Комаров, А.М.Кривохижа и Е.В.Лазаренко (53) 531.717.8 (088. S) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1518670, кл. G 01 В 11/30, 1988.

Патент США М 3327584, кл, 356-156, опубл. 1967.

Авторское свидетельство СССР

М 1374045, кл. G 01 В 11/30, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для исслед ввния и контроля шероховатости движущ поверхностей. .:Ф

Известно устройство для контроля шероховатости поверхности, содержащее точечный источник излучения (светодиод), .установленный в отверстии фотоприемника, подключенного к регистратору. Нечувствительную площадку фотоприемника нанесено интерференционное покрытие rieременной толщины, определяемой из условия максимального отражения зеркальной составляющей лучистого потока. В этом устройстве выделение рассеянного излучения осуществляется на основе, интерференционных явлений в тонких пленках. Недостатком такого устройства является низкая чувствительность, так как в связи с разным Ж,» 1712782 Al (57) Изобретение относится к измерител ьной технике и предназначено для исследования и контроля шероховатости движущихся поверхностей. Цель изобретения — повышение чувствительности устройства за счет улучшения разделения составляющих ceetoeoro потока.

Устройство содержит источник 1 излучения, световод 2, перед скошенным торцом которого помещен источник 1 излучения, подключенный к регистратору 9 фотоприемник

3 с чувствительными зонами 4 и 5, разделенными нечувствительной зоной 6, в отверстии которого помещен световод 2, Чувствительные зоны 4 и 5 фотоприемника

3 выполнены асимметричными по отношению к оси световода 2 в соответствии с границами поля облученности, определяемыми из условия максимального использования отраженного потока. 3 ил, угловым распределением зеркальной и рассеянной составляющей из-за конечного размера источника излучения часть зеркальной составляющей попадает на чувствительную площадку фотоприемника.

Известно также устройство для контро-. ля линейных перемещений, способное контролировать шероховатость поверхности, содержащее источник излучения, размещенный перед входным торцом на оптической оси цилиндрического осветительного световода, приемный свеговод, фотоприем-. ник, регистрирующее устройство, Приемный световод, располагаемый между фотоприемником и контролируемым объектом, выполнен в виде жгута волокон, опеченный на торце, обращенном к фотоприемнику и образующих кольцевую зону вокруг осветительного световода на другом торце, 1712782

30

40

50

Принцип действия устройства основан на изменении лучистого потока, попадающего на фотоприемник после отражения от поверхности объекта при изменении расстояния между входным. торцом йриемного световода и освещенной микроплощадкой поверхности объекта вследствие шероховатости поверхности, при движении последней. Недостатком его является малая чувствительность вследствие больших потерь излучения на входном торце. приемного световода, поскольку освещающий пучок лучей не формируется в кольцевую зону и преимущественно отражается обратно.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для контроля шероховатости поверхности, содержащее регистратор, источник излучения, световод со скошенным торцом, перед которым расположен источник излучения и фотои ри ем ни к с кольцевыми,. кон центрично расположенными чувствительными зонами, разделенными зоной нечувствительности, и с отверстием, в котором расположен световод таким образом, что его ось перпендикулярна чувствительной площадке фотоприемника; помещенных в корпусе и залитых компаундом -выводов регистратора, Недостатком такого устройства является низкая чувствительность, поскольку используется только: небольшая часть рассеянной компоненты отраженного потока и вследствие неконцентричного распределения облученйости смешиваются зеркальная и рассеянная компоненты.

Цель изобретения — повышение чувствительности устройства за счет улучшения разделения составляющих светового Iloтока.

Для этого, в устройстве для контроля шероховатости поверхности, содержащем регистратор, источник излучения, световод со скошенным торцом, перед которым расположен источник излучения, и фотоприемник с чувствительными зонами, разделенными зоной нечувствительности, и с отверстием, в котором расположен световод таким образом, что его ось перпендикулярна чувствительной площадке фотоприемника, чувствительные зоны фотоприемника выполнены асимметричными по отношению к оси световода в соответствии с границами поля облученности, определяемыми. из условия максимального использования отраженного потока излучения.

На фиг, 1 изображена принципиальная схема устройства для контроля шероховатости поверхности; на фиг. 2 — схема, поясняющая расчет по формулам; на фиг. 3— светочувствительная площадка фотоприемника, выполненная в соответствии с расчетами по формулам, Устройство содержит источник 1 излучения, световод 2, перед скошенным торцом которого помещен источник 1 излучения, фотоприемник 3 с чувствительными зонами

4 и 5, разделенными нечувствительной. зоной 6, в отверстии которого помещен световод 2, помещенных в корпус 7 и залитых компаундом 8 выводов регистратора 9, В качестве источника излучения могут быть использованы светодиоды типа АЛ107А, АЛ-207Б, АЛ-115А, а фотоприемником может быть кремниевый фотодиод, чувствительная площадка которого выполнена с помощью фотолитографии по специальному заказу.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 излучения через световод 2 освещает микроплощадку на исследуемой поверхности 10. При этом поле облученности на поверхности 10 будет асимметричным по отношению к оси световода, При идеально гладкой поверхности 10 излучение после отражения от нее попадает на зону нечувствительности 6 фотоприемника 3. Электрический сигнал на выходе регистратора 9 отсутствует. При наличии микронеровностей на поверхности 10 часть излучения, отклоняясь, попадает после отражения на чувствительные зоны 4, 5 фотоприемника 3, и на выходе регистратора 9 появляются электрический сигнал, амплитуда которого зависит от шероховатости поверхности 10. При движении поверхности 10 форма сигнала на выходе регистратора 9 соответствует микропрофилю поверхно-. сти по линии, которую сканирует при движении поверхности 10 поле облученности устройства.

Чувствительные зоны фотоприемника 3 выполнены асимметричными по отношению к оси световода 2 в соответствии с границами поля облученности, определяемыми из условия максимального использования отраженного потока. Границы поля облученности можно описать следующей зависимостью(фиг. 2 и 3):

x,= p(cp)cosy+5, (1)

Уг= p(p)sion, (2) где Хг, Уг — координаты границ поля облученности, относительно координатной сетки, связанной с центром световода, 1712782 р (ф), ЬХ вЂ” промежуточные результаты вычислений и радиусе r> = 5 мм для идеального случая, когда источник излучения точечный, границы поля облученности, определенные по формулам (1) — (4) имеют вид, показанный на фиг. 3.

Чувствительные площадки фотоприемника должны соответствовать границам поля облученности, описываемым приведенными уравнениями (1) — (4), р(р) = (-1 ) х (Л Х.Cos p +. г, +

AX=h tg 1 риН

Составитель Л. Лобзова

Редактор М. Васильева Техред М,Моргентал Корректор И. Муска

Заказ 528 Тираж 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 где р — угол, может изменяться от О до360О;

r>- радиус прямого сечения многожиль- 15 ного световода;

n — показатель преломления материала световода;

h — расстояние от источника излучения, расположенного на оси световода, до цент- 20 ра световода; а в угол скоса световода;

Н вЂ” сумма расстояний от выходного тор-. ца световода до исследуемой поверхности и от этой поверхности до чувствительной 25 площадки фотоприемника, Например, при угле скоса входноготорца световода а= 25, n = 1,65, расстоянии от источника излучения до входного торца световода h = 20 мм, расстоянии Н = 20 мм 30

Формула изобретения

Устройство для контроля шероховатости поверхности, содержащее регистратор, источник излучения, световод со скошенным торцом, перед которым расположен источник излучения,.и фотоприемник с чувствительными зонами; разделенными зоной нечувствительности, разделенными зоной нечувствительности, и с отверстием, в котором расположен световод таким образом, что его ось перпендикулярна чувствительной площадке фотоприемника, о т л ич а ю щ е Е с я тем, что, с целью повышения чувствительности устройства, чувствительные зоны фотоприемника выполнены асимметричными по отношению к оси световода в соответствии с границами поля облученности, определяемыми из условия максимального использования отраженного потока излучения,