Способ определения шероховатости поверхности Советский патент 1990 года по МПК G01B11/30 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности для определения шероховатости поверхности.

Цель изобретения - повышение информативности и производительности определения шероховатости поверхности за счет комплексного, более полного измерения характера рассеяния когерентного излучения, а также за счет обеспечения возможности определения шероховатости непосредственно на рабочих местах в условиях производства любого типа и вида.

На фиг. 1 изображена одна из возможных принципиальных схем устройства, реализующего предлагаемый способ} на фиг. 2 - схема, поясняющая способ.

Устройство содержит источник 1 излучения, оптическую систему 2, светоделитель 3, шаровой сегмент 4, сферическую поверхность 5, компенсатор 6, фотоприемник 7 и зеркало 8.

На фиг. 2 показаны направление освещающего шероховатую поверхность пучка излучения от источника - ось этого пучка идет вдоль оси Z, которая также является нормалью к шероховатой поверхности, параметры сферической системы координат (относительно прямоугольной - X, У, Z) - г - радиус-вектор (до точек сферы, где рассл

со

00

о

Ј СЛ

положены фотоприемники), ц - долготаj 6 - полярное расстояние.

Способ осуществляют следующим образом.

Пучок излучения от когерентного источника 1 излучения (например, от лазера) поступает в оптическую систему 2, формирующую расширенный параллельный пучок (например, коллиматор), диаметр которого делают не меньше наибольшего (по стандарту) базовой длины шероховатых поверхностей и освещают через светоделитель 3 (например, полупрозрачное зеркало) исследуемую поверхность 9 по нормали к ней.

Свет, рассеянный по всем направлениям в пределах полного телесного угла диаграммы рассеяния, попадает на часть сферической поверхности 5. и, после вторичного отражения от светоделителя 3, на поверхность шарового сегмента 4, где измеряется его интенсивность (например, с помощью матрицы фотодиодов или оптических волокон и т,д.) в зависимости от долготы if при нескольких фиксированных значениях полярного расстояния Q,

Перед началом измерений, вводя вместо поверхности 9 Зеркало 8, производят калибровку сигналов измерительного тракта, соответствующего рассеянию нормали, по величине опорного сигнала, за который принимают сигнал, получаемый при измерении интенсивности света, первично отраженного от светоделителя 3 фотоприемником 7о При этом добиваются равенства величин этих сигналов (например, вво

дя компенсатор 6 перед фотоприемником

7),

Полученные при рассеянии от исследуемой шероховатой поверхности 9 сигналы измерительной информации (нормированные по величине сигнала, соответствующего рассеянию по нормали) в виде зависимостей интенсивности рассеянного света I „(ц1) от долготы ц (например, табличных или графических) при разных 0 исследуют наличие экстремумов (например, вручную или на специализированном микропроцессоре или на ЭВМ)„

При наличии экстремумов для соответствующих им долгот (.р получают сиг налы измерительной информации в виде зависимостей интенсивности рассеянного света 1 р(б) от полярного рассто

-

5

0

5

0

5

0

5

0

яния 6 (включая в 0), которые в совокупности с вышеупомянутыми зависимостями Ip(if) сравнивают (указанными средствами обработки информации) с аналогичной совокупностью зависимо-- стей, полученных на образцовых поверхностях, обеспечивающих заданные эксплуатационные свойства детали. По результатам сравнения (в пределах установленной погрешности) определяют шероховатость исследуемой поверхности .

Сравнивают в аналогично полученных на образцовой и исследуемой шероховатых поверхностях зависимостях следующие данные.

В общем случае шероховатости, как со случайным, так и с регулярным распределением параметров:

1)число экстремумов в зависимостях интенсивности рассеяния от долготы, т.е. 1(цО для ряда фиксированных значений полярного расстояния (угла 6)$

2)величины интенсивности рассеяния соответствующих по долготе экстремумов в указанных в п.1) зависимостях;

3)число экстремумов в зависимостях интенсивности рассеяния от полярного расстояния, т.е. 1(6) (в индикатрисах рассеяния) при соответствующих фиксированных значениях долготы (угла ц);

0 величины интенсивности рассеяния (соответствующих по полярному расстоянию (углу б) экстремумов в указанных в п. 3) зависимостях.

В частных случаях шероховатости со статистически случайным распределением параметров:

1) величины интенсивности в зависимостях интенсивности рассеяния от долготы, т.е. I(i-f) при соответственных фиксированных значениях полярного расстояния (угла Q);

2) величины максимумов интенсивности в зависимостях интенсивности рассеяния от полярного расстояния, т,е„ 1(0) для одного (любого) значения долготы (угла Ц) .

формула изобретения

Способ определения шероховатости поверхности, заключающийся в том, что освещают параллельным пучком когерентного излучения исследуемую поверхность по нормали к ней, измеряют интенсивность рассеянного поверхностью излучения и определяют шероховатость поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности и производительности определения шероховатости, преобразуют освещающий пучок до диаметра его поперечного сечения не менее базовой длины исследуемой шероховатой поверхности, измеряют распределение интенсивности рассеянного излучения в полном телесном угле рассеяния, опирающемся на полусферу фиксированного радиуса с его началом в центре освещенного участка ше38 (ft 5

10

15

роховатой поверхности, в различных горизонтальных сечениях этого угла в пределах всего сечения, находят в этих зависимостях экстремумы, измеряют распределение интенсивности рассеянного излучения в различных вертикальных сечениях телесного угла через норкзль и экстремум соответствующей зависимости для упомянутых горизонтальных сечений в пределах всего телесного угла, а определение шероховатости исследуемой поверхности производят по результатам сравнения указанных зависимостей с аналогичными зависимостями для образцовых шероховатых поверхностей.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение информативности и производительности определения шероховатости за счет получения большего объема измерительной информации, а также за счет обеспечения возможности определения шероховатости непосредственно на рабочих местах в условиях производства любого типа и вида. Расширяют осветительный пучок до размера диаметра его поперечного сечения, соотнесенного с размерами /не меньше/ стандартизированных базовых длин, а нормированную интенсивность рассеянного излучения измеряют в полном телесном угле диаграммы рассеяния осветительного пучка /в сферических координатах/ в зависимости от долготы и полярного расстояния при поочередном их фиксировании. По результату сравнения указанных зависимостей, полученных на исследуемой шероховатой поверхности и образцовых, удовлетворяющих эксплуатационным требованиям, судят о шероховатости исследуемой поверхности. 2 ил.

От источника

Фиг. 2