Способ измерения параметров шероховатости сверхгладких поверхностей изделий Советский патент 1986 года по МПК G01B11/30 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения параметров шероховатости сверхгладких анизотропных новерхностей и, в частности, поверхностей, обработанных алмазным точением.

Цель изобретения - измерение параметров шероховатости анизотропных поверхностей за счет обеспечения чувствите.аьности к анизотропии поверхности.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема гОниорефлектометра, реализующего способ измерения параметров шероховатости сверхгладких поверхностей изделия; на фиг. 2 - телесный угол Аы; на фиг. 3 - телесный угол Лш.

Гониорефлектометр содержит узел, формирующий осветительный поток и состоящий из источника 1 излучения - лазера, модулятора 2, поляризатора 3, ослабителей 4 интенсивности и диафрагмы 5, узел крепления измеряемого изделия 6, включающий вращающийся столик 7, бленду 8 и держатель 9, приемник 10 излучения со сменными дифрагмами 11, установленными перед приемником 10 излучения и усилителем 12, а также ловушку 13 зеркально отраженного от изде.тия излучения.

Способ измерения осуществляется следующим образом.

Монохроматический параллельный пучок от источника 1 излучения, пройдя через модулятор 2, поляризатор 3, ослабители 4 интенсивности, диафрагму 5 и бленду 8, падает на поверхность измеряемого изделия 6, установленного на вращающемся столике 7. Поворотом столика 7 устанавливается угол ф падения излучения. Приемник 10 излучения имеет возможность поворачиваться в плоскости падения так, чтобы измерять отраженный поток излучения /(0) под различными углами отражения 8, отличными от зеркального, так как при этом имеется возможность измерять индикатрису рассеяния в плоскости падения.

При отражении от шероховатой поверхности изделия 6, обладающей анизотропией, в плоскости приемника 10 излучения наблюдается более яркая, чем основной фон, полоса, расположенная перпендикулярно направлению следов обработки. Яркость этой пол.осы на несколько порядков больше, чем яркость основного фона. Для определения параметров шероховатости анизотропной поверхности необходимо, поворачивая измеряемое изделие 6 в своей плоскости, установить его сначала так, чтобы яркая полоса находилась в плоскости падения излучения (при этом следы обработки будут расположены перпендикулярно плоскости падения) и измерить отраженные потоки i(& как минимум при двух углах в.

Значение телесного угла Леи (фиг. 2) должно быть не больше телесного угла, под

которым освещенная площадка видна из точки Р наблюдения, находящейся на расстоянии / от измеряемого изделия 6. В случае, если освещенная площадка имеет форму круга диаметром d, то (л /4/). а для прямоугольника Дw(d)/ где d - размер прямоугольного пятна вдоль следов обработки.

Затем необходимо повернуть измеряемое изделие 6 в своей плоскости на 90° (при этом

следы обработки будут параллельны плоскости падения) и измерить потоки //, (в) при тех же значениях углов 9. При этом телесный угол Лш (фиг. 3) может быть больше Дсо и не является критичным. Точность определения параметров шероховатости возрастает с увеличением числа точек, в которых из.меряется индикатриса рассеяния, т. е. с увеличением диапазона и количества углов 9, при которых измеряется /1 (0) и 11 (®)- По результатам измерений

0 определяют отношения / /j (в)//Лоз, /„ (в)//А(о и разность (,) и по R,, и () судят о параметрах шероховатости, характеризующих изотропную и анизотропную составляющие.

Например, для среднего квадратического

5 отклонения высот неровностей а имеем

9 .cosii; n 25 , - /1 , хчх

ОГ (7(5ш9 -51П-ф-)Х

0н

cosewB

X,

-С05(ёТ4Й

,вк

-.(./ „;Дф5у : -.р ;

Л сиьюг, п г лcubwuc;

4л

о VOl-t-C2 i

где Дф d/1;

а и аг- -средние квадратические отклонения высот неровностей изотропного и анизотропного полей;

Вн и вк-значения начал1)ного и конечного углов в.

Формула изобретения

Способ измерения пара.метров шероховатости сверхгладких поверхностей изделий, заключающийся в том, что освещают поверхность изделия под острым углом -ф параллельным пучком .монохро.матического излучения, определяют поток / излучения, отраженного от поверхности изделия в зеркальном направлении, определяют поток /(в) излучения, отраженного от поверхности изделия под углами 9, отличными от зеркального, и определяют отношение /(в)/7

потоков излучения, отличающийся тем, что, с целью измерения параметров шероховатости анизотропных поверхностей, устанавливают измеряемое изде.:1ие последовательно

в два положения так, чтобы плоскость падения излучения была перпендикулярна и параллельна следам обработки, определяют для обоих положений измеряемого изделия соответственно потоки /(6) и /,/ (в) излучения, отраженные от поверхности изделия в телесных углах Асо и Дш, как минимум при двух углах 9, значение телесного угла

Л(о выбирают больше угловой 1нирины индикатрисы рассеяния в точке наблюдения, определяют отношение

R 4 (в)//Д(о и RI, 1„ (в)//Да).

определяют (7 R,, } н по R, и (R К,, ) судят о параметрах шероховатости.

Изобретение относится к измерительной технике и .может быть использовано для бесконтактного измерения параметров шероховатости сверхгладких анизотропных поверхностей, в частности поверхностей, обработанных алмазным точением. Цель изобретения - измерение параметров шероховатости анизотропных поверхностей за счет обеспечения чувствительности к анизотропии поверхности. Монохроматический параллельный пучок от источника излучения, пройдя через модулятор, поляризатор, ослабители интенсивности, диафрагму и бленду, падает на поверхность измеряемого изделия, установленного на враи1ающемся столике. Поворотом столика устанавливается угол i|) падения излучения. Приемник излучения имеет воз.можность поворачиваться в плоскости падения так, чтобы измерять отраженный поток излучения /

S

6

d