Способ измерения шероховатости поверхности изделия

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к косвенным бесконтактным оптическим методам измерения шероховатости поверхности, и может быть использовано в машиностроении и точном приборостроении. Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение диапазона измеряемых шероховатостей (от 0,06 до 0,8-1 мкм) путем исключения диффузной составляющей отраженного от шероховатой поверхности излучения. Способ заключается в том, что на исследуемой поверхности фокусируют излучение и в зеркальном направлении принимают отраженное излучение, определяют относительный коэффициент зеркального отражения, а по нему судят о шероховатости изделия, с целью исключения диффузной составляющей отраженного излучения используют поляризованное излучение , а перед фотоприемником размещают поляризатор, замеры производят при двух ортогональных положениях поляризатора и находят зеркальную составляющую отраженного излучения. 1 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

П9) (11) (s1)s G 01 В 11/30

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4823135/28 (22) 03.05,90 (46) 23,01,93, Бюл. М 3 (71) Камский политехнический институт (72) В.В,Сысоев (73) Камский политехнический институт (56) Обрадович К.А., Солодухо Ф.M. Рефлектометрический метод измерения шероховатости поверхности, — Измерительная техника, 1975, N- 1,,с,36 — 38, Viliers Philippe. Surface Roughness

Meter. — Pat. USA, cl, 88 — 14, hL 3.336,833, 1967, р.6. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ LLlEPOXOBATOCTI ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к косвенным бесконтактным оптическим методам измерения шероховатости поверхности, и может быть

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к косвенным бесконтактным оптическим методам измерения шероховатости поверхности, и может быть использовано в машиностроении и точном приборостроении.

Широко известен способ измерения шероховатости поверхности, основанный на связи параметров шероховатости и интенсивности отраженного от нее светового потока, рефлектометрический способ измерения параметров шероховатости, Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является, выбранный в качестве прототипа, рефлектометрический способ с нормальным падением излучения, использовано в машиностроении и точном п риборост роении, Цел ь изобретения — повышение точности измерения и расширение диапазона измеряемых шероховатостей (от 0,06 до 0,8 — 1 мкм) путем исключения диффузной составляющей отраженного от шероховатой поверхности излучения. Способ заключается в том, что на исследуемой поверхности фокусируют излучение и в зеркальном направлении принимают отраженное излучение, определяют относительный коэффициент зеркального отражения, а по нему судят о шероховатости изделия, с целью исключения диффузной составляющей отраженного излучения используют поляризованное излучение, а перед фотоприемником размещают поляризатор, замеры производят при двух ортогональных положениях поляризатора и находят зеркальную составляющую отраженного излучения, 1 ил. при котором свет от источника излучения с помощью объектива, отражаясь от светоделителя, направляется под прямым углом к поверхности образца сравнения или исследуемой шероховатой поверхности, отраженный от поверхности пучок, в нормальном к ней направлении, фокусируется приемным объективом на фотоприемнике, шероховатость определяется по относительному коэффициенту зеркального отражения, Недостатком известных способов является недостаточная точность измерений.

При нормальном падении параметры шероховатости находят из соотношения рэ=ехр(— (—, — ) ), (1) 1790739

55 где рз — относительный коэффициент зеркального отражения;

А — длина вол ны испол ьзуемого излучения; о — среднее квадратичное отклонение случайной функции, описывающей шероховатую поверхность исследуемой детали, Реально же относительный коэффициент зеркального отражения включает в себя часть диффузий составляющей отраженного излучения, которая регистрируется приемйой сйстемой реального прибора ф =ехр(— (— т — ) )+

2 Л4 о (2) где m — среднее квадратичное отклонение углов наклона микрограней;

Л01 — аппертурный угол приемной части прибора.

Первое слагаемое в правой части формулы 2 определяет когерентную часть отра>кенного излучения,р», а второе —. ту часть диффузно-отраженного излучения, рд, которая регистрируется в пределах угла А 8> рз =р»+рд ° (3)

Наличие диффузной составляющей приводит к снижению точности известного способа. Диффузная составляющая зависит от соотношения o/Л и аппертурного угла ËÎ1.

При шероховатости, при которой пгЯсравнимо или больше единицы, известный метод становится неработоспособным. Кроме того, в известном методе с целью уменьшения рд уменьшают ЛО, что приводит к снижению величины принимаемого потока излучения, а следовательно, снижается соотношение сигнал/шум и пороговая чувствительность способа, Цель изобретения — повышение точности измерений и расширение диапазона измеряемых шероховатостей.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе измерения шероховатости, в котором облучают многохроматическим излучением поочередно поверхность образца сравнения и поверхность контролируемого иэделия, определяют величины интенсивностей отраженного от поверхностей в зеркальном направлении излучения и измеряют шероховатость поверхности изделия, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измеряемых шероховатостей, используют при облучении линейно поляризованное излучение, а при приеме излучения — анализатор, определение величин интенсивностей проводят при двух взаимно ортогональных положениях анализатора. при одном из ко5

50 торых совпадают направление оси анализатора и направление вектора поляризации излучения, а при другом — они ортогональны, определяют разницу величин интенсивностей для поверхности контролируемого изделия и поверхности образца сравнения и по их отношению производят измерение шероховатости поверхности изделия.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит источник излучения 1, поляризатор 2, фокусирующую линзу

3, светоделитель 4, которые составляют ветвь подсвета, приемную линзу 6, анализатор 7, фотоприемник 8, которые составляют измерительную ветвь устройства.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Излучение от источника 1 проходит поляризатор 2 и фокусирующую линзу 3, отразившись от светоделителя 4, излучение направляется нормально к поверхности образца сравнения или исследуемой детали 5.

Отразившись от шероховатой поверхности, излучение проходит светоделитель 4 и собирается приемной линзой 6, за которой расположен анализатор 7, способный занимать два взаимоортогональных положения. Принятое излучение преобразуется фотоприемником 8 в электрический сигнал, Проводят замеры коэффициентов зеркального отражения при двух положениях анализатора для исследуемой поверхности и образца сравнения, по полученным результатам определяют зеркальную составляющую отраженного излучения и по ней судят о шероховатости изделия. Для реализации способа измерения шероховатости без образца сравнения замеры проводят не менее чем для двух различных монохроматических источников излучения с разными длинами волн.

Реализация предлагаемого способа позволяет повысить точность измерений, исключив ошибку, вызванную наличием диффузной составляющей в отраженном излучении, Кроме этого, такое исключение диффузной составляющей расширяет диапазон измеряемых шероховатостей рефлектометрическим способом, Предлагаемый способ может быть реализован при существенно больших значениях аппертурных углов приемной части устройства, а следовательно, повышается соотношение сигнал/шум, что также ведет к увеличению общей точности измерений, Исключение использования образца сравнения позволяет увеличить точность измерений и ускорить их проведение т.к. механическое перемеще1790739 ние образцов можно заменить на электри- вующих источников света, например светоческое включение и выключение соответст- диодов разного цвета свечения.

Формула изобретения

Сос авитель В,Сысоев

Техред М.Моргентал Корректор О.Юрковецкая

Редактор Т.Иванова

Заказ 373 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

Способ измерения шероховатости поверхности иэделия, заключающийся в том, что облучают монохроматическим излучением поочередно поверхность образца сравнения и поверхность контролируемого изделия, определяют величины интенсивностей отраженного от поверхностей в зеркальном направлении излучения и измеряют шероховатость поверхности изделия, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измеряемых шероховатостей, используют при облучении линейно поляризованное излучение, а при приеме излучения — анализатор, определение величин интенсивностей проводят при двух взаимно ортогональных положениях анализатора, при одном из которых совпадают направление оси анализатора и направление вектора поляризации излучения, а при другом — они ортогональны, определяют разницу величин интенсивностей для поверхности контролируемого изделия и поверхности образца сравнения и по их отношению производят измерение шероховатости поверхности изделия.