Способ определения качества поверхности и устройство для его осуществления

 

Способ определения качества поверхности объекта основан на формировании монохроматического зондирующего светового пучка, подаче сформированного пучка на поверхность объекта для получения зеркальной и диффузной компонент отраженного от поверхности объекта светового излучения, преобразовании отраженных от поверхности объекта зеркальной и диффузной компонент светового излучения в фототоки путем их подачи для последующей обработки на устройство преобразования светового излучения в фототок, подключенное к блоку обработки информации. Причем перед подачей на поверхность объекта зондирующего светового пучка из последнего выделяют часть излучения для формирования опорного светового пучка, формируют парные импульсы равной длительности из опорного пучка и отраженной от поверхности объекта диффузной составляющей и из опорного пучка и отраженной от поверхности объекта зеркальной составляющей, полученные импульсы попарно поочередно-последовательно подают на устройство преобразования светового излучения в фототок и далее определяют качество поверхности объекта по формуле. Устройство для определения качества поверхности объекта содержит источник монохроматического зондирующего светового пучка, вогнутое зеркало с входным отверстием, фотоприемное устройство для регистрации светового излучения, подключенное к блоку обработки информации. Устройство снабжено обтюратором в виде диска с окном, фокусирующей системой, первым, вторым и третьим зеркалами и светоделительным элементом, причем вогнутое зеркало выполнено в виде параболоида вращения, в котором предусмотрено выходное отверстие, а диск обтюратора со стороны фотоприемного устройства выполнен с зеркальной зоной на торцевой поверхности и парой зеркальных элементов. Технический результат заключается в повышении точности измерений. 2 с. и 6 з. п. ф-лы, 5 ил.

Таблицыс

Формула изобретения

1. Способ определения качества поверхности объекта, основанный на формировании монохроматического зондирующего светового пучка, подаче сформированного пучка на поверхность объекта для получения зеркальной и диффузной компонент отраженного от поверхности объекта светового излучения, преобразовании отраженных от поверхности объекта зеркальной и диффузной компонент светового излучения в фототоки путем их подачи для последующей обработки на устройство преобразования светового излучения в фототок, отличающийся тем, что перед подачей на поверхность объекта зондирующего светового пучка из последнего выделяют часть излучения для формирования опорного светового пучка, формируют парные импульсы равной длительности из опорного пучка и отраженной от поверхности объекта диффузной составляющей и из опорного пучка и отраженной от поверхности объекта зеркальной составляющей, полученные импульсы попарно поочередно-последовательно подают на устройство преобразования светового излучения в фототок, а качество поверхности объекта определяют по формуле

где R_q - среднее квадратическое отклонение профиля;

N_d - интенсивность в импульсе диффузной компоненты светового излучения, отраженного от исследуемой поверхности объекта;

N_r - интенсивность в импульсе зеркальной компоненты светового излучения, отраженного от исследуемой поверхности объекта;

N_od - интенсивность в импульсе опорного пучка, парного с импульсом диффузной компоненты отраженного излучения;

N_or - интенсивность в импульсе опорного пучка, парного с импульсом зеркальной компоненты отраженного излучения;

k_d - коэффициент, характеризующий соотношение интенсивности в импульсе диффузной компоненты светового излучения, отраженного от исследуемой поверхности объекта, и интенсивности в импульсе зондирующего светового пучка;

k_r - коэффициент, характеризующий соотношение интенсивности в импульсе зеркальной компоненты светового излучения, отраженного от исследуемой поверхности объекта, и интенсивности в импульсе зондирующего светового пучка;

λ - длина волны зондирующего излучения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что интенсивности импульсов опорного светового пучка, зеркальной и диффузной компонент отраженного от исследуемой поверхности объекта светового излучения измеряют за период одного цикла поочередно-последовательной подачи на устройство преобразования светового излучения в фототок.

3. Устройство для определения качества поверхности объекта, содержащее источник монохроматического зондирующего светового пучка, вогнутое зеркало с входным отверстием, фокус которого расположен на оси зондирующего светового пучка и совмещен с поверхностью объекта, фотоприемное устройство для регистрации зеркальной и диффузной компонент светового излучения, отраженного от поверхности объекта, подключенное к блоку обработки информации, отличающееся тем, что оно снабжено обтюратором в виде диска с окном, установленным перед фотоприемным устройством, фокусирующей системой, первым, вторым и третьим зеркалами и светоделительным элементом, причем вогнутое зеркало выполнено в виде параболоида вращения, в котором предусмотрено выходное отверстие, а диск обтюратора со стороны фотоприемного устройства выполнен с зеркальной зоной на торцевой поверхности и парой зеркальных элементов, один из которых размещен между окном диска обтюратора и его зеркальной зоной, а второй - симметрично первому относительно окна диска обтюратора, при этом светоделительный элемент установлен на выходе источника зондирующего светового пучка для формирования опорного пучка, а первое зеркало - за светоделительным элементом напротив входного отверстия параболоида вращения для подачи зондирующего светового пучка на поверхность объекта, зеркальная компонента отраженного от поверхности объекта светового излучения оптически сопряжена с фотоприемным устройством через выходное отверстие параболоида вращения, второе и третье зеркала и зеркальную зону диска обтюратора, диффузная компонента отраженного от поверхности объекта светового излучения оптически сопряжена с фотоприемным устройством через отражающую поверхность параболоида вращения, фокусирующую систему и окно диска обтюратора, а опорный пучок оптически сопряжен с фотоприемным устройством через зеркальные элементы диска обтюратора.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что зеркальные элементы диска обтюратора выполнены в форме клина, закрепленного основанием на торце диска обтюратора.

5. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит оптронную пару в виде фото- и светодиода, размещенных напротив друг друга по разные стороны диска обтюратора, причем фото- и светодиод оптически сопряжены через отверстие, предусмотренное в диске обтюратора, и подключены к блоку обработки информации.

6. Устройство по любому из пп.3-5, отличающееся тем, что фокусирующая система выполнена в виде телескопа, ориентированного окуляром в сторону фотоприемного устройства.

7. Устройство по любому из пп.3-6, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено узкополосным фильтром с полосой пропускания, совпадающей с полосой излучения источника монохроматического зондирующего светового пучка, установленным на входе фотоприемного устройства.

8. Устройство по любому из пп.3-7, отличающееся тем, что поверхность диска обтюратора выполнена из светопоглощающего материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20