Способ определения шероховатости поверхности детали

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для аттестации качества поверхностей деталей из прозрачных материалов. Цель изобретения - повышение точности определения шероховатости поверхности детали из прозрачного материала. В способе определяют шероховатость по измерению рассеяния , вызванного нарушением полного внутреннего отражения, с последующим вычислением среднеквадратичной величины а шероховатости по формуле: а А ( fy : о )2 : 4 л cos), где А - длина волны когерентного источника; v - угол падения излучения на контролируемую поверхность; ft величина сигнала регистрирующего прибора, пропорциональная интенсивности излучения, рассеянного поверхностью; р - величина сигнала регистрирующего прибора, пропорциональная интенсивности падающего излучения . Освещают контролируемую поверхность под углом, не меньшим критического для данного материала, через линзу с цилиндрической образующей. 2 ил. И

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. Ж 1820206A1 (sljS 6 01 В 11/30

ГОСУДАРСТВЕН.ОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для аттестации качества поверхностей деталей из прозрачных материалов. Цель изобретения — повышение точности определения шероховатости поверхности детали иэ

Изобретение относится к области при- ломления под углом падения, не меньшим ЬЭ боростроения, точнее к оптическим споса- критического для данного материала дете- Q бам контроля изделий и может быть ли, излучение на эту поверхность направля- О, использовано для аттестации «ачества по- ют через линзу с цилиндрической верхностей деталей из прозрачных матери- образующей. алов. Сущность способа состоит в следуюЦелью предлагаемого изобретения яв- щем. При падении электромагнитного излуляется увеличение точности определения чения на границу раздела двух сред часть шероховатости поверхности детали иэ про- потока отражается от этой границы обратно эрачного материала по нарушенйю полного: в первую среду. другая часть преломляется внутреннего отражения. и распространяется во второй среде за граПоставленная целъдостигаетсятем,что ницей раздела. Количество прошедшего и . при облучении аттестуемой поверхности со . отраженного света зависит от угла падения стороны среды с большим показателемпре- преломления светового потока на границу (21) 4933658/28 (22) 30;04.91 -. (46) 07.06.93. Бюл. Рв 21 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) Н.Н. Бол ьш а нина, Э.С. Путилин и

С.Ф.Старовойтов (56) 1. Торопец А.С. Оптика шероховатости поверхности. Л;: .Машиностроение, 1988, с.162. 163.

2. Авторское свидетельство СССР йв 1702179, кл. G 01 В 11/30, 18.09.89 r. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛИ. прозрачного материала. В способе определяют шероховатость по измерению рассеяния, вызванного нарушечием полного внутреннего отражения, с последующим вычислением среднеквадратичной величины о шероховатости по формуле:

1 ч =Л(1 : lg )2:4т созУ, где А — длина волны когерентного источника u — угол падения излучения на контро- . лируемую поверхность; te величина сигнала регистрирующего прибора, пропорциональная интенсивности излучения, рассеянного поверхностью; fo — величина сигнала регистрирующего прибора. пропор- ф циональная интенсивности падающего излучения. Освещают контролируемую поверхность под углом, не меньшим критического для данного материала, через линзу с цилиндрической образующей, 2 ил.

1820206

25

55 раздела и от значений показателей преломления двух сред. Если световой поток падает на границу раздела с оптически менее плотной средой со стороны среды с большим показателем преломления под углом, большим или равным некоторому предельному значению (для отношения показателей преломления 1/1,5 предельное значение уг, ла, вычисляемое по формулам Френеля, составляет 42 ), то преломленная световая .волна в среде с меньшим показателем преломления отсутствует. Наблюдается полное внутреннее отражение. Если граница раздела представляет собой не идеальную плоскость, а шероховатую поверхность, то полное внутреннее, отражение нарушается, т.к. в разных точках поверхности угол падения становится меньше критического, и в оптйчески менее плотной среде наблюдается диффузное рассеяние, полностью определяемое шероховатостью.

Полуширина максимума индикатрисы рассеяния зависит от угла падения излучения на границу раздела двух сред и значений показателей преломления этих сред.

Чем меньше телесный угол, в пределах которого происходит рассеяние, тем большая часть рассеянного излучения попадает в приемное устройство, и тем точнее соответствует реальному значению среднеквадратичной шероховатости, вычисляемое по формуле прототипа-аналога. Для направления на границу раздела излучения под углом„обеспечивающим наименьшую полуширину максимума рассеяния, в пред. лагаемом способе используется линза с цилиндрической образующей, позволяющая менять угол падения излучения на границу в пределах 0-90, На фиг.1 представлено взаимное расположение контролируемой поверхности и цилиндрической линзы; на фиг.2 — схема реализации метода.

Устройство включает в себя: 1 — источник когерентного монохроматического изаучения; 2 — модулятор (прерыватель светового потока); 3 — светоделитель, 4— фотоприемник, 5 — цилиндрическую линзу, б — образец, 7 — предметный столик, 8— фотоприемник, 9 — предусилитель, 10 — селективный измеритель отношения электрических сигналов, 11 — стеклянную пластину-отражатель.

Светоделитель 3 разделяет модулированный световой поток на две части. Половина его, проходя через цилиндрическую линзу 5 и образец 6 или отражатель от пластины 11, направляется на фотоприемник 8.

Другая половина падает на фотоприемник 4. и служит для коррекции помех в измерительном устройстве. Предусилитель 9 Мс пользован для согласования выходного сопротивления фотоприемника 8 и входного сопротивления измерителя отношений 10, Выходной сигнал измерителя. отношений пропорционален измеряемой интенсивности.

Способ осуществляется следующим образом.

1. Предметный столик 7 помещают в положение 1.

Когерентное излучение от источника 1 модулируется прерывателем 2 и падает на светоделитель 3. 50 светового потока отражается от светоделителя и падает на фотоприемник 4. Вторая половина проходит через светоделитель, цилиндрическую линзу 5 и установленную на плоской поверхности линзы на слое иммерсии контролируемый образец 6, отражается от исследуемой поверхности образца и выходит обратно в цилиндрическую линзу 5, Рассеянное исследуемой поверхностью образца 6 излучение попадает на фотоприемник 8. Сигнал с фотоприемника попадает через предусилитель 9 на первый вход измерителя отношений сигналов 10.

На второй вход измерителя отношений поступает сигнал.от фотоприемника 4. Измеритель отношений преобразует поступившие сигналы от фотоприемников 8 и 4 в их отношение. Выходной сигнал I на цифровом табло измерителя 10 пропорционален интенсивности излучения, рассеянного контролируемой поверхностью вследствие нарушения полного .внутреннего отражения.

2. Предметный столик 7 помещают в положение II.

Когерентное излучение от источника 1 модулируется прерывателем 2 и падает на светоделитель 3, который 50 светового потока направляет на фотоприемник 4, а втору.ю половину — на п"ластину 11.

Отразившееся от поверхности пластины излучение попадает на приемник 8.

На первый вход измерителя отношений сигналов 10 подается прошедший предусилитель 9 сигнал от фотоприемника 8, на второй вход — сигнал от фотоприемника 4.

Выходной сигнал lo измерителя отношений 10, получаемый как отношение сигнала от фотоприемника 8 к сигналу от фотоприемника 4, пропорционален интенсивности излучения, падающего на контролируемую поверхность.

1820206

moos м 1, / И mess м. 1о

Ewepee ae рд д ц ЯЯ ЯОЙЙфОЯЯЗЯРИОЯ излучение . ааВерхноот

Puz i

3. Вычисляют значение среднеквадратичной шероховатости по формуле где А-632,8 нм — длина волны когерентного источника; м — угол падения излученье на контролируемую поверхность; lrи Io- регистрируемые сигналы.

Формула изобретения

Способ определения шероховатости поверхности детали, заключающийся в том, 470 облучают исследуемую поверхность когерентным излучением со стороны среды с большим показателем преломления под углом гадения; не меньшим критического для материала детали, регистрируют интенсивность 4-этого излучения, регистрируют инте н с и вн ость I 7 излучения, рассеянного этой поверхностью в результате нарушения полного внутреннего отражения. и вычисляют величинусг шероховатости поверхности детали из соотношения где L- длина волны когерентного иэлу10 чения;

v — угол падения излучения на исследуемую поверхность, отличающийся тем, что, сл елью повышения точности определе15 ния шероховатости поверхности детали из прозрачного материала, облучение исследуемой поверхности производят через линзу с цилиндрической образующей. показатель преломления которой не превышает показа20 теля преломления детали.

1820206

Редактор

Заказ 2022 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

Г

/гВюлрю жд р,ю

Составитель Н. Большанина

Техред М.ЬЬргентал Корректор С. Пекарь