Устройство для контроля шероховатости поверхности Советский патент 1986 года по МПК G01B11/30 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для автоматического контроля качества обработки поверхности.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет исключения фонового излучения, достигаемого в результате разделения осветительного и измерительного трактов оптической системы устройства, а также расширение диапазона шероховатости контролируемых поверхностей.

На чертеже представлена схема расположения узлов устройства.

Устройство содержит источник 1 направленного излучения, оптическая ось 2 которого направлена по нормали к контролируемой поверхности 3, линзу 4, фокус которой совпадает с отверстием плоского зеркала 5, расположенного по ходу пучка источника 1 излучения так, что центр отверстия лежит на оси пучка, фотоприемник 6, внешняя нормаль к чувствительной площадке которого направлена в сторону плоского зеркала 5 так, что совпадает с осью пучка, зеркально отражаемого контролируемой поверхностью 3 и плоским зеркалом 5, двух фотоприемников 7 и 8, установленных симметрич- но относительно оси пучка, зеркально отражаемого поверхностью, и ориентированных так, что внешние нормали к их чувствительным плошадкам образуют с вектором осевого луча пучка, зеркально отражаемого поверхностью, угол 150-170°.

В качестве устройства направленного излучения могут быть использованы газовый лазер, полупроводниковый лазер, светодио- ды. Пучок источника 1 с помогцью линзы 4 фокусируется в отверстии зеркала 5 и падает по нормали на контролируемую поверх- ность 3. Зеркально-отраженный от контролируемой поверхности нучок отражается зеркалом 5 на фотоприемник 6, а диффузно рассеянный световой поток попадает непосредственно на фотоприемники 7 и 8. С помош,ью электронной схемы (не показана) измеряется отношение диффузно рассеян ного и зеркально отраженного потоков излучения, характеризующее шероховатость поверхности.

Разворот фотоприемников 7 и -8 вокруг оси, перпендикулярной относительно нормалей к чувствительным площадкам второго и третьего фотоприемников, определяется шероховатостью контролируемой поверхности. Расположение фотоприемников под углом 165-170° выбирают для измерения шероховатости поверхностей с параметром шероховатости Ra, меньшим 0,8 мкм, под углом 150-165° - для значения Ra,, больших 0,8 мкм. Одновременно изменяют положение плоского зеркала 5 и фотоприемников 6 относительно оси, проходящей через центр отверстия зеркала, перпендикулярной относительно нормали к отражающей по

верхности, зеркала и нормали к чувствитель ной площадке фотоприемника 6.

Линза 4 устанавливается при измерении шероховатости поверхности вблизи нижнего предела измерения R paBHoro 0,01-0,02 мкм в случае использования источников направленного излучения с малой расходимостью пучка. Например, при использовании газового гелийнеонового лазера ЛГ-78 линза может иметь фокусное расстояние 20- 30 мм при диаметре отверстия в плоском зеркале 0,1 мм.

Устройство для контроля щероховатости поверхности обеспечивает разделение измерительного и осветительного трактов, что приводит к повыщению достоверности результатов. Расширение диапазона измерения обеспечивается изменением взаимного расположения фотонриемников и плоского зеркала относительно контролируемой поверхности.

0

s 5 0

5

5 0

5

Формула изобретения

1.Устройство для контроля шероховатости поверхности, содержашее источник направленного излучения, плоское зеркало, размещаемое по ходу пучка, зеркально отражаемого контролируемой поверхностью, и ориентируемое таким образом, что внешняя нормаль к его отражающей поверхности образует тупой угол с вектором осевого луча пучка, зеркально отражаемого поверхностью, фотоприе.мник, оптически связанный с зеркалом таким образом, что внешняя нормаль к его чувствительной площадке направлена в сторону зеркала и совпадает с образуемым зеркалом изображением оси пучка, зеркально отражаемого поверхностью, и второй фотоприемник, устанавливаемый по ходу излучения, диффузно рассеиваемого поверхностью, отличающееся те.м, что, с целью повыщения достоверности контроля, оно снабжено третьим фотоприемником, второй фотоприемник смещен относительно оси пучка, зеркально отражаемого поверхностью, и ориентирован таким образом, что внешняя нормаль к его чувствительной площадке образует с вектором осевого луча пучка, зеркально отражаемого поверхностью, угол 150-170°, третий фотоприемник установлен симметрично второму фотоприемнику относительно оси пучка, зеркально отражаемого поверхностью, а плоское зеркало выполнено с отверстием и размещено по ходу пучка, сформированного источником излучения, таким образом, что центр отверстия лежит на оси пучка.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью расщирения диапазона контролируемых поверхностей, плоское зеркало и первый фотоприемник установлены с возможностью разворота вокруг оси, проходящей через центр отверстия зеркала и перпендикулярной нормали к отражающей поверхности зеркала и нормали к чувствительной площадке второго фотоприемника, а вто рой и третий фотоприемники установлены с

возможностью разворота вокруг оси, перпендикулярной относительно нормалей к чувствительным площадкам второго н третьего фотоприемников.

Изобретение относится к контрольно- измерительной те.хнике и используется для контроля качества обработки повер.хности. Целью изобретения является новыншние достоверности контроля за счет исключения фонового излучения, а также расширение диапазона гиероховатости поверхностей. Устройство содержит оптическую систему формирования сходящегося пучка лучей, которым освеи1,ается контролируемая повер.х- ность. Сформированный системой пучок лучей направляется на поверхность под прямым углом к ней через отверстие в плоском зеркале. Центр отверстия совпадает с центром сходимости освещаюндего пучка. Зеркало направляет зеркальную часть отраженного повер.хиостью излучения на фотоприемник. Два фотоприемника установлены симметрично относительно оси освен1аюп1е- го пучка. Их чувствительные площадки воспринимают излучение, отраженное поверхностью диффузно под углом 10-30 к оси освещающего пучка. Шероховатость поверхности оценивается по отно1пению потоков излучения, отраженных поверхностью в направлении фотоприемников. Благодаря тому, что в схеме отсутствуют оптические a. ie- менты. загрязнение поверхности которых может привести к появлению значительных фоновых засветок фотоприемников, устройство позволяет повысить достоверность результатов контроля. Наличие в устройстве двух фотонриемников, установленных симметрично относительно оси пучка, нозволяет повысить точность ориентации устройства относительно контролируемой поверхности. Зеркало и фотонриемник установлены с возможностью разворота вокруг центра отверстия в зеркале. Разворотом добиваются наилучшего соотноп1ения сигналов на выходе ф отоириемников, благодаря чему удается расц ирить диапазон контролируемых новерх- ностей. 1 з.н. ф-лы, 1 ил. (О (Л to 4 СО го 4i