Устройство для контроля шероховатости поверхности изделия

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля шероховатости поверхности изделия. Целью изобретения является повышение производительности контроля шероховатости поверхности изделия за счет реализации параллельно-последовательного обзора и независимости измерений от расстояния до контролируемой поверхности. Устройство содержит последовательно установленные источник 1 излучения, оптическую систему 2, фотоприемник 3, блок 4 регистрации. Оптическая система 2 содержит преобразователь 5 формы пучка излучения в пучок, имеющий в продольном сечении вид двух параллельных оптической оси пучков с возможностью изменения расстояния между ними, и собирающую линзу 6. Устройство работает по зеркально отраженному излучению от шероховатой поверхности 17. В устройство дополнительно введены линейный поляризатор, двулучепреломляющая призма, вторая собирающая линза и второй фотоприемник. Преобразователь формы пучка излучения 5 содержит либо две аксиконные линзы, либо коллиматор 13, анаморфотную систему 14 и две призмы 15, 16. 3 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля шероховатости поверхности изделия. Целью изобретения является повышение производительности контроля шероховатости поверхности изделия за счет реализации параллельно-последовательного обзора и независимости измерений от расстояния до контролируемой поверхности. На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства для контроля шероховатости поверхности изделия; на фиг. 2,3 и 4 варианты устройства. Устройство (фиг.1) содержит источник 1 излучения, оптическую систему 2, фотоприемник 3 и блок 4 регистрации. Оптическая система 2 состоит из преобразователя 5 формы пучка излучения в пучок, имеющий в продольном сечении вид двух параллельных оптической оси О₁О₁ пучков с возможностью изменения расстояния между ними, и собирающую линзу 6. Устройство (фиг. 2) наряду с элементами, входящими в состав устройства, выполненного по схеме, приведенной на фиг.1, содержит линейный поляризатор 7, двулучепреломляющую призму 8, вторую собирающую линзу 9 и второй фотоприемник 10. В устройстве, схема которого приведена на фиг.3, преобразователь 5 формы пучка излучения содержит аксиконные линзы 11 и 12 конической формы с одинаковым углом раствора α Аксиконные линзы 11 и 12 ориентированы встречно. В устройстве, схема которого приведена на фиг. 4, преобразователь 5 формы пучка излучения содержит коллиматор 13, анаморфотную систему 14 телескопического типа и две призмы 15, 16. Собирающая линза 6 выполнена цилиндрической. Призмы 15, 16 ориентированы встречно и имеют одинаковый угол β раствора в сагиттальной плоскости С анаморфотной системы 14. Собирающая линза 6 расположена так, что ее меридиональная плоскость М параллельна саггитальной плоскости С анаморфотной системы 14. Перед проведением контроля шероховатости поверхности 17 изделия описываемое устройство располагается таким образом, чтобы расстояние от линзы 6 до контролируемой поверхности 17 не превышало фокусное расстояние линзы 6. Устройство (фиг.1) работает следующим образом. Излучение от источника 1 излучения проходит преобразователь 5 формы пучка излучения, на выходе которого формируется пучок, имеющий в продольном сечении вид двух пучков, параллельных оптической оси О₁О₁. Линза 6 трансформирует и направляет этот пучок на контролируемую поверхность 17. Зеркально отраженные контролируемой поверхностью 17 лучи направляются на фотоприемник 3, электрический сигнал которого фиксируется блоком 4 регистрации. Зафиксированные значения сравниваются с эталонными величинами, определенными до измерения путем предварительной калибровки по известным значениям шероховатости поверхности изделия. По результатам сравнения оценивается высота шероховатости в пределах контролируемой зоны. Затем подстройкой преобразователя 5 формы пучка излучения изменяется поперечный размер пучка, падающего на собирающую линзу 6. При этом зона контроля перемещается и процесс измерения повторяется. В устройстве реализуется параллельно-последовательный обзор поверхности 17, что позволяет повысить производительность контроля. В случае варианта устройства на фиг. 2 линейный поляризатор 7 формирует линейно поляризованное излучение, а зеркально отраженные контролируемой поверхностью 17 лучи направляются на линзу 9, формирующую параллельный пучок, который разделяется двулучепреломляющей призмой 8 на обыкновенный и необыкновенный пучки, падающие соответственно на фотоприемники 3 и 10. Электрические сигналы с фотоприемников 3 и 10 поступают в блок 4 регистрации, где вычисляется коэффициент деполяризации, как отношение этих сигналов. Вращением двулучепреломляющей призмы 8 совместно с фотоприемниками 3 и 10 вокруг оптической оси О₁О₁ достигается максимальное значение коэффициента деполяризации, которое фиксируется и сравнивается с эталонными величинами, определенными до измерения путем предварительной калибровки по известным значениям шероховатости поверхности. По результатам сравнения оценивается высота шероховатости поверхности 17 в пределах контролируемой зоны. Затем подстройкой преобразователя 5 формы пучка излучения изменяется поперечный размер пучка, падающего на линзу 6, и процесс измерения повторяется. При исполнении устройства на фиг. 2 повышение производительности контроля достигается как за счет реализации параллельно-последовательного обзора, так и за счет того, что предварительную калибровку устройства по эталонным значениям шероховатости можно проводить независимо от расстояния до контролируемой поверхности 17. В случае варианта устройства на фиг. 3 аксиконная линза 11 преобразует входной пучок излучения в кольцевой пучок, расходящийся по конусу и падающий на аксиконную линзу 12, формирующую параллельный кольцевой пучок, симметричный оптической оси О₁О₁. Путем перемещения, например, аксиконной линзы 11 вдоль оптической оси О₁О₁ изменяется диаметр кольцевого пучка на выходе линзы 6 и тем самым производится параллельно-последовательный обзор контролируемой поверхности 17. Это позволяет измерять высоту шероховатости поверхности изделия по контролируемым зонам, имеющим форму кольца. В случае варианта устройства на фиг. 4 пучок излучения, поступающий на вход преобразователя 5 формы пучка излучения, пройдя коллиматор 13 и анаморфотную систему 14, преобразуется в пучок прямоугольной формы, сжатый в плоскости, перпендикулярной саггитальной плоскости С. Далее этот пучок в саггитальной плоскости С преобразуется призмой 15 в два пучка, оптические оси которых ориентированы под острым углом к оптической оси О₁О₁. Оба этих пучка, пройдя призму 16, образуют параллельный пучок, имеющий в поперечном сечении вид двух прямоугольных пучков, симметричных оптической оси О₁О₁. Путем перемещения, например, призмы 15 вдоль оптической оси О₁О₁ изменяется поперечный размер пучка, выходящего из призмы 16, и тем самым производится параллельно-последовательный обзор контролируемой поверхности. Это позволяет измерять высоту шероховатости поверхности 17 изделия вдоль одной линии по контролируемым зонам, имеющим форму прямоугольника.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЯ, содержащее последовательно установленные источник излучения и оптическую систему, фотоприемник и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности контроля, оптическая система выполнена в виде соосно рпсположенных преобразователя формы пучка излучения и собирающей линзы, а фотоприемник установлен за собирающей линзой по ходу излучения. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено установленными в оптической системе по ходу излучения линейным поляризатором, двулучепреломляющей призмой и второй собирающей линзой и вторым фотоприемником, линейный поляризатор расположен перед преобразователем формы пучка излучения, двулучепреломляющая призма и вторая собирающая линза расположены последовательно за первой собирающей линзой так, что вход призмы обращен к второй линзе, два ее выхода - к фотоприемникам, а призма жестко связана с фотоприемниками с возможностью поворота вокруг оптической оси устройства. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что преобразователь формы пучка излучения выполнен в виде двух последовательно и соосно расположенных аксиконных линз, имеющих коническую форму с одинаковым углом раствора и ориентированных встречно, а одна из аксиконных линз установлена с возможностью перемещения вдоль оптической оси устройства. 4. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что преобразователь формы пучка излучения выполнен в виде установленных по ходу излучения коллиматора, анаморфотной системы телескопического типа и двух призм, ориентированных встречно и имеющих одинаковые углы раствора в саггитальной плоскости анаморфотной системы, одна из призм установлена с возможностью перемещения вдоль оптической оси устройства, а собирающая линза выполнена цилиндрической и расположена так, что ее меридиональная плоскость параллельна сиггитальной плоскости анаморфотной системы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000        

---