Устройство для бесконтактного определения высоты шероховатости поверхности Советский патент 1988 года по МПК G01B11/30 

W

11

СО

to

00

Фиг,1

Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров шероховатости поверхности.

Цель изобретения - повьшение точности измерений параметров шероховатости за счет устранения влияния спекл-структуры рассеянного излучения путем статистической обработки результатов большого числа измерений параметров светового пучка, отраженного от разных точек исследуемого образца.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства на фиг.2 - распределение интенсивности рассеянного излучения (индикатриса рассеяния) .

Устройство содержит источник 1 из лучения, диафрагму 2, направляющую луч, исследуемый образец 3, держател 4 образца, фотоприемный блок 5, состоящий из ПЗС-фотоприемника и аналого-цифрового преобразователя, запоми нающий блок 6, блоки усреднения 7 и вычисления параметрсэв шероховатости 8, индикатор 9, синхронизатор 10, блок,11 перемещения образца. Лазер, образец и фотоприемник расположены так, что рассеянное излучение попадает на фоточувствительные ячейки.

Устройство работает следующим образом. .

Луч лазера, пройдя диафрагму 2, которая формирует диаметр луча 0,5 - 1 мм, попадает на исследуемый образец 3. Отраженное излучение регистрируется ПЗС-фотоприемником, видеосигнал, соответствующий индикатрисе рассеяния, преобразовывается в цифровой код и запоминается в запоминающем блоке 6. После окончания запоминания видеосигнала, последний переписывается в блок 7 усреднения, где происходит накопление и усредне ние индикатрис рассеяния. По окончании перезаписи подается команда на передвижение образца. С помощью специальной подвижки перемещение производится так, что угол падения лазер- ного луча относительно нормали остается постоянным (обычно выбирают это угол 8-15°). При этом излучение лазера попадает на новый участок исследуемой поверхности, соответствен- но изменяется спекл-структура рассеянного излучения. Результат нового измерения считьшается и запоминается

L-

Q152о25-JQ 50т55

40

45

повторно. Процесс измерения производится до достижения заданного числа опытов. По окончании заданного числа циклов накопления осуществляется усреднение видеосигнала, затем усредненный видеосигнал индикатрисы рассеяния поступает в блок обработки и вьщеления информационного сигнала, который осуществляет регистрацию параметров исследуемого образца.

В качестве примера на фиг.2 приведена индикатриса рассеяния при высоте шероховатости Rg 0,35 мкм (длина волны излучения лазера А , 0,633 мкм). На фиг.2 (кривая 12) показана спекл-структура рассеянного излучения, что не позволяет точно разделить зеркальную и диффузно- рассеянную компоненты отраженного света. Кривая 13 соответствует индикатрисе рассеяния, полученной после 50 циклов накопления (осциллограмма сигнала с выхода блока усреднения). В этом случае диффузная и зеркаль- ная компоненты хорошо разделяются, поэтому точность измерений существенно возрастает. Аналогичные измерения проводят для измерения индикатрис рассеяния на просвет для прозрачных образцов с высотой шероховатости R 0,05-0,55 мкм. Диапазон из- меряемь1х величин при длине волны 0,633 мкм 0,05-0,45 мкм, что составляет 0,06-0,7 (Кд/ ) в единицах - длин волн. Расчет параметров шерохо- ватости производится по известньм формулам. Формула изобретения

Устройство для бесконтактного определения высоты шероховатости поверхности, состоящее из оптически связанных источника излучения, блока перемещения образца и соединенных последовательно фотоприемного блока, запоминающего блока, блока усреднения и индикатора, синхронизатора, выход которого подключен к блоку перемещения образца, запоминающему блоку и блоку усреднения, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерений за счет снижения влияния спекл-структуры индика- .трисы рассеяния, оно снабжено блоком вычисления параметров шероховатости, вход которого соединен с выходом блока усреднения, а выход - с индикатором, запоминающий блок выполнен в виде схемы запоминания по п точкам.

/

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров шероховатости поверхности Цель изобретения - повьшение точности измерений параметров шероховатости. Это достигается за счет устранения спекл- структуры рассеянного излучения путем статистической обработки результатов измерений параметров светового пучка, отраженного от разных точек исследуемого образца. Луч от источника 1 излучения через диафрагму 2 попадает на исследуемую поверхность образца 3. Отраженное излучение регистрируется фотоприемным блоком 5. Результат измерений запоминается с помощью запоминающего блока 6. Затем образец перемещается с помощью блока 11 перемещения образца. Результат нового измерения обрабатывается и вновь запоминается. Блок 7 усреднения производит вычисление средней ин- дикатриры рассеяния по выполнении цикла из N измерений, число которых (N) определяется заданной точностью. Регистрация результатов осуществляется блоком 8 выделения и обработки информационного сигнала и индикатором 9. 2 ил. $ (/)

/J

Фиг,