Способ упрощенной оценки высоты микронеровностей (шероховатости) на плоских поверхностях

Изобретение относится к области материаловедения и может использоваться для оценки микронеровностей на плоских поверхностях без применения специальных дорогостоящих измерительных средств. Предлагаемый способ включает типовое измерение коэффициента f трения качения для стальных шариков разного диаметра D по наклону изучаемой поверхности и расчет глубины h лунки смятия для них по формуле h=0,25·D·f2. Высота микронеровностей оценивается в виде предела, к которому стремится расчетная глубина лунки смятия при уменьшении диаметра шариков. Технический результат - упрощение способа оценки микронеровностей. 3 ил.

 

Изобретение относится к области материаловедения и может применяться для оценки высоты микронеровностей (ВМ) на плоских поверхностях без использования специальных дорогостоящих средств.

Известны способы оценки ВМ как путем прямого измерения (при помощи микроскопов, профилометров, профилографов), так и косвенными способами (по расходу воздуха из калиброванного сопла, прижатого к проверяемой поверхности, или путем визуального сравнения поверхности с образцами-эталонами, обработанными соответствующим способом, что тоже связано с дорогостоящими материальными затратами и большим напряжением зрения и внимания).

Технический результат уменьшение стоимости измерительных средств и упрощение измерительных процедур.

Технический результат достигается тем, что способ для оценки высоты микронеровностей на плоских поверхностях, включающий типовое определение коэффициента трения качения f для шариков разного диаметра D на основе измерения уклона изучаемой поверхности, при этом по величине коэффициента трения f и диаметру шарика D рассчитывается глубина лунки смятия h=0,25·D·f2, а высота микронеровностей оценивается в виде предела, к которому стремится расчетная глубина лунки смятия при уменьшении диаметра шарика.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 показано расположение шарика на плоской поверхности с обозначением параметров; на фиг. 2 - расположение шарика на дне впадины; на фиг.3 представлен график зависимости глубины лунки смятия от диаметра шарика.

Для измерительных процедур предлагается использовать зависимость коэффициента трения качения от высоты микронеровностей поверхности и диаметра тел качения, причем в качестве тел качения предлагается использовать стандартные стальные шарики от подшипников качения, а измерительные процедуры ограничиваются типовыми измерениями диаметров шариков и уклонов проверяемой поверхности, соответствующих началу качения для шариков разного диаметра (фиг. 1), где:

G - вес шарика;

F=-G·sinα - сила трения;

α - угол трения;

sin α = H L - уклон наклонной плоскости;

N=-G·cosα - сила нормального давления;

f = F N = t g α - коэффициент трения;

R = D 2 - радиус шарика; D - диаметр; h=ВС - глубина лунки смятия;

Из ΔАВО (фиг. 1):

AB=r+R·sinα - радиус лунки смятия;

С учетом ф-лы (1):

При малых значениях угла трения α значения sinα≈tgα=f, поэтому вместо sinα можно использовать значения f, если калибровка уклона на типовом устройстве дана в значениях f:

При уменьшении диаметра и веса шариков смятие поверхности ограничивается все меньшим смятием вершин микронеровностей и все большей глубиной h, а достаточно маленькие шарики могут вообще размещаться на дне впадин (фиг. 2).

При этом расчетная глубина h лунки смятия возрастает ограниченно, стремясь в пределе к высоте микронеровностей.

Такая зависимость представлена графически на примере качения стальных шариков по оконному стеклу (фиг. 3).

Способ для оценки высоты микронеровностей на плоских поверхностях, включающий типовое определение коэффициента трения качения для шариков разного диаметра на основе измерения уклона изучаемой поверхности, отличающийся тем, что по величине коэффициента трения и диаметру шарика рассчитывается глубина лунки смятия по следующей зависимости:
h=0,25·D·f2,
где h - глубина лунки смятия;
D - диаметр шарика;
f - коэффициент трения,
а высота микронеровностей оценивается в виде предела, к которому стремится расчетная глубина лунки смятия при уменьшении диаметра шарика.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам определения складок. Устройство определения складок включает в себя: световой проектор, который при перемещении относительно многослойного объекта, сформированного посредством укладки электродов и сепараторов, проецирует щелевой свет на крайний внешний из сепараторов, также свет проецируется на камеру, которая выполняет съемку формы щелевого света на сепараторе; и модуль управления, который вычисляет градиент сепаратора на основе отснятой формы щелевого света и определяет наличие складки на основе вычисленного градиента.

Изобретение относится к технике проведения измерений и определения отклонений от плоскостности плоских поверхностей различной площади и протяженности, в частности поверочных, монтажных и разметочных плит, элементов технологического оборудования и устройств, требующих обеспечения плоскостности или горизонтальности установки.

Способ бесконтактного измерения параметров шероховатости поверхности объектов относится к информационно-измерительной технике. При измерении шероховатости направляют на измеряемую поверхность пучок зондирующего излучения, формируют область освещенной излучением поверхности, измеряют характеристики отраженного излучения, изменяют размер освещающего пятна х на измеряемой поверхности в диапазоне от 0 до L, определяют функцию распределения среднеквадратического отклонения высоты шероховатости зависимости Rq(x) и ее производную Rq'x(x), при этом среднеарифметическое значение высоты шероховатости определяется по формуле: R a = 1 L ∫ 0 L R q 2 ( x ) + 2 R q ( x ) R q x ' ( x ) x d x ,                           ( 1 ) причем поверхность освещают поочередно на двух длинах волн, регистрируют в направлении зеркального отражения оптические изображения освещаемых областей поверхности объекта, а среднеквадратическое значение высоты неровностей Rq определяют по формуле: R q = λ 1 λ 2 π cos ψ ⋅ − ln k 12 + ln a λ 1 2 − λ 2 2 ,                     ( 2 ) k12 - отношение видеосигналов для всех элементов; i и j изображений; uij - величины видеосигналов изображений, полученных на длинах волн λ1 и λ2; ψ - угол освещения пластины; N - число элементов в строке изображения поля зеркально отраженного излучения поверхности объекта; K - число строк в изображении поля зеркально отраженного излучения поверхности объекта.

Устройство относится к средствам контроля геометрических параметров макродефектов внутренней поверхности труб, например, нефтяного сортамента. Заявленное устройство контроля макродефектов на внутренней поверхности труб содержит излучатель, приемник излучения, цилиндрический корпус направляющую трубу, механически связанную с электроприводом и установленную вдоль оси корпуса, концевой выключатель, блок управления, блок питания, связанный через блок управления с концевым выключателем, при этом на внутренней поверхности цилиндрического корпуса выполнены симметричные пазы, в каждый из которых установлены четыре пары направляющих роликов с шагом в 90°, ось каждого ролика жестко связана с кронштейном, имеющим возможность перемещения вдоль нормали к поверхности цилиндрического корпуса, при этом каждый кронштейн подпружинен относительно цилиндрического корпуса, другой конец пружины опирается на датчик давления, направляющая труба установлена с помощью подшипников в цилиндрическом корпусе с возможностью вращательного движения, направляющая труба и цилиндрический корпус связаны между собой зубчатой парой, одно из колес которой связано с электроприводом, на одной оси с корпусом установлен с возможностью осевого перемещения шток, опирающийся на пружину, второй конец пружины опирается на датчик давления установленный на фланце цилиндрического корпуса, при этом на части штока, находящейся вне внутренности цилиндрического корпуса, концевой выключатель установлен на штоке вне корпуса и касается торца контролируемой трубы, на торце направляющей трубы укреплен излучатель, перед излучателем размещена мембрана, в которой выполнены параллельные щели, имеющая угол наклона в сторону приемника излучения, в направляющей трубе выполнено окно между мембраной и приемником излучения.

(57) Способ осуществляют при помощи устройства (10), содержащего датчик изображений, световой источник (26) освещения и средства (18, 22) относительного перемещения датчика (24) изображений, светового источника (26) и механической детали (14).

Способ визуально-оптического контроля поверхности глазом или с помощью микроскопа заключается в том, что между эталонной и контролируемой поверхностями помещают слой жидкости толщиной не более 10 мкм с показателем преломления больше, чем у контактирующих с ней оптических деталей, вводят в этот слой лазерное излучение, идущее по слою с полным внутренним отражением, и наблюдают свет, сконцентрированный и рассеянный на аномалиях и дефектах поверхности.

Способ для позиционирования объекта, топографию поверхности которого получают на сенсорной системе, имеющей комплект двигателей для вращения объекта вокруг оси двигателя, перпендикулярной оптической оси сенсорной системы, и для перемещения объекта в направлениях X, Y и Z, содержит этапы: определяют позицию оси двигателя относительно базовой позиции в базовой системе координат; позиционируют сенсорную систему и/или объект в желаемой позиции и получают рельефную карту области в зоне обзора сенсорной системы; рассчитывают нормаль, отображающую топографию рельефной карты области; определяют угловое расхождение между нормалью и оптической осью сенсорной системы и сопоставляют его с пороговым углом для определения того, перпендикулярна ли поверхность области оси сенсорной системы.

Устройство содержит источник белого света (1) в виде LED-полоски (40), коллимационный блок (4), блок спектрометра для расщепления луча белого света (30) на луч мультихроматического света (31), направляемый на тестируемое изделие (5) под заданным углом падения, и камеру (3) для записи отраженного луча монохроматического света (32), так что информация о высоте поверхности по оси z тестируемого изделия (5) может извлекаться из значения оттенка отраженного луча (32) при относительном перемещении тестируемого изделия (5) по направлению (9) сканирования по оси x.

Изобретение может быть использовано для получения изображения микрорельефа объекта, имеющего большую площадь поверхности. Устройство включает платформу, на которой расположен объект и которая способна перемещаться на двух основных и одной дополнительной аэростатических опорах вдоль первой горизонтальной оси, и портал, на котором установлен фазовый микроскоп и который способен перемещаться на двух основных и одной дополнительной аэростатических опорах вдоль второй горизонтальной оси, перпендикулярной первой горизонтальной оси.

Изобретение относится к области диагностики поверхности твердого тела и может быть использовано для прецизионного контроля изделий в машиностроении и приборостроении.

Изобретение относится к устройствам для внутритрубного контроля трубопроводов и может быть использовано для диагностики трубопроводов среднего диаметра, а также составления профиля трубопровода. Заявленное изобретение, раскрывающее профилемер, содержит корпус, чувствительные средства измерения и средства обработки, анализа и хранения данных. При этом корпус имеет сферическую форму, а чувствительные средства измерения выполнены в виде широтно-долготной оптоволоконной сетки из многомодовых оптических волокон, средства обработки, анализа и хранения данных расположены внутри корпуса. Технический результат - возможность диагностики трубопроводов среднего диаметра. 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может служить для бесконтактного автоматизированного контроля неровностей внутренней вертикальной цилиндрической поверхности, например ракетной шахты. Видеоизмерительное устройство для контроля неровностей внутренней вертикальной цилиндрической поверхности содержит телекамеру и экран, неподвижно закрепляемые над контролируемой поверхностью, и перемещаемый внутри этой поверхности корпус с закрепленными на нем визирными марками, находящимися в поле зрения телекамеры. При этом в корпусе устройства установлена вертикальная полая ось и связанные с ней шаговый двигатель и датчик угла. Внутри полой оси установлен лазерный дальномер, на полой оси закреплено вращаемое зеркало и параллельно с ним, когда оно находится в исходном угловом положении, установлено неподвижное зеркало. Кроме того, когда вращаемое зеркало находится в исходном положении, луч лазерного дальномера отклоняется в горизонтальном направлении на неподвижное зеркало, отклоняющее его в вертикальном направлении на экран, а при других положениях вращаемого зеркала луч лазерного дальномера направляется в горизонтальной плоскости на контролируемую поверхность. Технический результат - повышение точности измерений. 2 ил.

Изобретение относится к средствам контроля микронеровностей поверхностей, полученных в результате воздействия машиностроительных технологических операций на шероховатую поверхность. Исследуемую поверхность очищают плазмохимическим травлением в среде инертного газа при режимах, не допускающих распыление материала исследуемой поверхности, сразу после очистки на поверхность наносят жидкость в виде капли фиксированного объема. Посредством скоростной цифровой видеокамеры регистрируют момент окончания растекания капли жидкости, после чего определяют периметр и площадь растекшейся капли и убирают скоростную цифровую видеокамеру, затем над каплей устанавливают импульсный источник света и производят кратковременный световой импульс. Убирают импульсный источник света и видеокамерой регистрируют момент окончания растекания капли жидкости, нагретой световым импульсом, после чего определяют периметр и площадь растекшейся капли, нагретой световым импульсом. По полученным данным определяют фрактальную размерность исследуемой шероховатой поверхности. Изобретение обеспечивает повышение точности контроля уровня шероховатости поверхности и расширение диапазона исследуемых материалов. 1 ил.

Изобретение относится к области метрологии, в частности к системам для определения положения неровностей поверхности, их размеров и количества на расстоянии. Заявленный способ бесконтактного определения рельефа поверхности материалов включает получение информации об объекте с помощью считывающего устройства, обработку информации путем формирования универсальной матрицы поверхности, состоящей из информационных ячеек, содержащих информацию об эталонных и фактических координатах меток поверхности. При этом дополнительно формируют колористическую матрицу путем считывания информации с поверхности, освещенной двумя встречными световыми потоками с различной длиной волны, направленными к ней под острыми углами, информацию идентифицируют в соответствии с последовательностью цветов «первый цвет - смешение первого и второго цвета - второй цвет» как выпуклость на поверхности объекта, а последовательность «первый цвет - отсутствие цвета - второй цвет» как углубление на поверхности объекта. Далее колористическую матрицу поверхности объекта накладывают на универсальную матрицу поверхности и фактическую матрицу объекта и получают топографическую карту поверхности объекта, затем по информации об эталонных координатах каждой метки, содержащейся в универсальной матрице поверхности, определяют размеры идентифицированных выпуклостей и углублений на поверхности объекта и рассчитывают их высоту, глубину и количество. Технический результат - расширение и уточнение показателей, характеризующих сложную поверхность. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и направлено на повышение точности определения положений дефектов на асферических поверхностях как второго, так и более высокого порядка в процессе их формообразования. Устройство содержит монохроматический источник света, афокальную систему, светоделитель для формирования опорной и объектной ветвей и приемной части. В объектной ветви установлены первый фокусирующий объектив с диафрагмой в его задней фокальной плоскости, синтезированный голограммный оптический элемент, состоящий из осевой синтезированной голограммы-компенсатора и двух соосных с ней юстировочных голограмм, в опорной ветви установлено плоское эталонное зеркало перпендикулярно к лучам, распространяющимся от светоделителя, в приемной части последовательно установлены поворотное плоское зеркало, второй фокусирующий объектив, фотоприемное устройство и блок отображения информации. При этом в одном варианте устройства дополнительно присутствует одна марка с двумя пересекающимися между собой штрихами, установленная между светоделителем и первым фокусирующим объективом и совмещенная с промежуточным изображением асферической поверхности оптической детали, в другом варианте устройства присутствуют две марки, содержащие каждая по два пересекающихся между собою штриха, одна из которых расположена между афокальной системой и светоделителем и совмещена с промежуточным изображением асферической поверхности, а вторая марка расположена в приемной части между плоским поворотным зеркалом и вторым фокусирующим объективом и совмещена с промежуточным изображением асферической поверхности оптической детали. Технический результат - повышение точности определения положений дефектов на асферической поверхности оптической детали. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

Изобретение относится к визуальной оценке качества поверхностей плоских подложек для оптико-электронных компонентов и может быть использовано при техническом контроле состояния поверхности крупных партий деталей в электротехнической промышленности. В заявленном способе контроля поверхности на фоновой поверхности располагают деталь с контролируемой поверхностью, обращенной к источнику света, освещают контролируемую поверхность косонаправленным пучком света, имеющим цветовую окраску, и наблюдают дефекты контролируемой поверхности при аддитивном смешивании цвета контролируемой поверхности и цвета окраски косонаправленного пучка света. Технический результат - повышение производительности процесса контроля поверхностей. 2 ил.

Устройство для контроля углового положения дифракционных порядков дифракционного элемента состоит из координатного стола, оптически связанных рассеивающего экрана с пропускающим окном, контролируемого дифракционного элемента, расположенного между координатным столом и рассеивающим экраном, источника излучения, фокусирующего объектива, видеокамеры, блока обработки и управления. Рассеивающий экран выполняется в виде асферического мениска или оптоволоконного элемента. Видеокамера устанавливается вдоль оси, соединяющей центр рассеивающего экрана и область фокусировки излучения. Технический результат заключается в увеличении скорости и точности контроля в широком диапазоне углового положения дифракционных порядков, а также в упрощении конструкции. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области океанографических измерений. Способ дистанционного определения дисперсии уклонов морской поверхности заключается в том, что импульсным лазером вертикально зондируют морскую поверхность, регистрируют отраженные импульсы и по ним рассчитывают дисперсию уклонов морской поверхности. Предварительно определяют значимую высоту волн hs, вычисляют минимальную длительность зондирующего импульса τm из условия τm=4hs/c, где с - скорость света. С учетом полученного значения τm формируют зондирующие импульсы рассчитанной длительности и такими импульсами зондируют морскую поверхность. Технический результат изобретения - повышение точности определения дисперсии уклонов морской поверхности. 1 ил.

Изобретение относится к области сварки, в том числе, при строительстве трубопроводов и при изготовлении крупногабаритных объектов. Заявленный мобильный сканер для определения качества поверхности сварного шва содержит модуль перемещения, который включает платформу с размещенным на ней считывающим блоком, датчиком пройденного пути, блоком беспроводной передачи и приема информации. Так же мобильный сканер содержит персональный компьютер, в котором за счет использования программного обеспечения установлены блок беспроводной передачи и приема информации, процессор, блок построения цифрового эталона поверхности сварного шва, запоминающее устройство, блок построения цифровой копии поверхности сварного шва, блок ввода исходных данных и блок вывода результатов оценки качества поверхности сварного шва, блок построения цифровой копии поверхности сварного шва, блок количественной оценки соответствия формы поверхности сварного шва форме поверхности эталона. Модуль перемещения оснащен блоком инициализации измерения формы поверхности сварного шва, а вычислительный центр содержит блок фильтрации значений измеренных координат формы поверхности сварного шва, блок регуляризации значений измеренных координат точек поверхности сварного шва вдоль продольной оси, блок регуляризации значений измеренных координат точек в каждом регуляризированном поперечном сечении сварного шва, блок распознавания ширины сварного шва в каждом регуляризированном поперечном сечении, блок распознавания и оценки дефектов формы поверхности сварного шва и блок визуализации дефектов формы поверхности сварного шва. Вычислительный центр содержит блок моделирования разрушения сварного шва по форме поверхности сварного шва. Технический результат - возможность определения количественной оценки качества сварного шва по форме его поверхности, распознавания и измерения отдельных дефектов на поверхности сварного шва, а также моделирование разрушения сварного шва по форме его поверхности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области материаловедения и может использоваться для оценки микронеровностей на плоских поверхностях без применения специальных дорогостоящих измерительных средств. Предлагаемый способ включает типовое измерение коэффициента f трения качения для стальных шариков разного диаметра D по наклону изучаемой поверхности и расчет глубины h лунки смятия для них по формуле h0,25·D·f2. Высота микронеровностей оценивается в виде предела, к которому стремится расчетная глубина лунки смятия при уменьшении диаметра шариков. Технический результат - упрощение способа оценки микронеровностей. 3 ил.

Наверх