Рефлектометрический способ определения параметров шероховатости поверхности изделия Советский патент 1990 года по МПК G01B11/30 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров шероховатости сверхгладких поверхностей изделий.

Цель изобре гения - повышение точности, производительности и информативности определения параметров шероховатости путем получения и исi

пользования информации о виде спектральной плотности высот неровностей поверхности изделия за счет увеличения чи,сла измеряемых параметров и возможности измерения параметров анизотропных поверхностей, за счет одновременного измерения зеркально отраженного от поверхности изделия светового потока и интенсивности

излучения, рассеянного под углом, отличном от зеркального, причем угол является постоянным, что исключает пространственное сканирование.

На чертеже представлена схема рефлектометра,реализующего способ.

Рефлектометр содержит электронный блок , источник 2 излучения с пере страиваемой длиной волны, фотоприем- пики 3 и 4 с установленными перед ними диафрагмами 5. Индексом 6 обозначена контролируемая поверхность, которая совмещается с плоскостью измерения.

I

Рефлектометрический способ определения параметров шероховатости поверхности изделия осуществляется следующим образом.

От источника 2 излучения, управляемого электронным блоком 1, парал- Цельный пучок монохроматического излучения направляют под острым углом V к нормали на контролируемую поверхность 6. Отраженный в зеркальном направлении поток FjCfl) при каждом значении длины ft волны излучения измеряют фотоприемником 3, подключенным к электронному блоку 1, а часть диффузного потока, рассеянного в плоскости падения в малом телесном угле A6J под углом к нормали повер ности Ь изделия, измеряют при каждом значении /I фотоприемником 4, подключенным к электронному блоку 1. Телесный угол UW определяется расстоянием, от освещенного участка поверхности до диафрагмы 5, установленной перед фотоприемником 4, и диаметром диафрагмы 5. Значение рассеянного потока, деленное на телесный угол UCO , дает интенсивность излучения I($,6qp) рассеянного под углом вер. В электронном блоке 1 при каждом значении 1 измеряется (с учетом телесного угла Д(Э и чувствительности фотоприемников) отношение сигналов с фотопрчем-

пиков R(-Mq) Hfl,)/F3(fl)

Сигнал, пропорциональный отношению R(tf), бср), преобразуется в цифровой код и вводится в цифровое вычислительное устройство электронного блока 1, которое рассчитывает значения спектральной плотности высот неровностей W(r) при каждом значении $ соответствующем пространственной частоте г 271 (sin 9ср - sinV)/fl. Для однородной изотропной поверхности

апгоритм вычисления основан на зависимое ги

W(r) R(fl,8«p)

W cos Ч

lfiT4 l+.os()J

Для вычисления параметров шероховатости в цифровом вычислительном устройстве для всех значений $ производится суммирование измеренных отношений R($,) с весовыми коэбэфи- циентами, зависящими от длины $ волны и углов $q и V , Алгоритм вычисления моментов спектральной плотности высот неровностей основан на зависимости

n-m

Mo CqU R(fl,&p)flHufls

4

5

0

5

0

0

5

где u fl n 1 n га

Mq

5

шаг перенастройки длины волны излуче шя; соответствует минимальной длине волны;

соответствует максимальной длине волны;

момент спектральной плотности;

r , ( - cos (2li).

LI + cos( +Ч) Моменты Mq могут использоваться

о

как параметры шероховатости либо через них могут быть найдены такие параметры, как среднеквадратическре отклонение высот неровностей 6- { М 0, средний квадратический наклон m уМе/2, средний ыаг (средняя длина волны) Sm 2ТТ6 2/Мй, безразмерный параметр формы а Зв 1М4/2М ., среднее квадратическое значение кривизны С -((ЗМф/8).

Формула изобретения

Рефлектометрический способ определения параметров шероховатости поверхности изделия, заключающийся в том, что освещают поверхность изделия под острым углом к нормали контролируемой поверхности монохроматическим излучением с длиной волны fl , измеряют зеркально отраженный от поверхности изделия световой поток F}C/b) для данной длины волны $/t , освещают поверхность изделия монохроматическим излучением другой длины

полны 2 , измеряют зеркально отр-т- женный от контролируемой поверхнос- ти изделия световой поток FjCj)) и определяют среднеквадратическое от- клонение высот неровностей и интервал корреляции, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности, производительности и ин- формативности определения параметров шероховатости, последовательно освещают контролируемую поверхность параллельным пучком монохрома ичес- кого излучения при ряде значений длин волн в диапазоне от 1ц до , включающем $ . $ % , измеряют для каждого значения длины волны зерКо. п.ио отраленный от поверхности изделия световой поток Fj(), измеряют интенсивность излучения 1(,0), рассеянного под углом бор , отличном от угла зеркального отражения, ряют для каждой длины волны в диапазоне от ц До fltn отношения

10

-t&ff

и по ним определяют среднеквадра- тическое отклонение высот неровностей, интервал корреляции, спектральную плотность высот неровностей и моменты спектральной плотности высот неровностей.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров шероховатости сверхгладких поверхностей изделий. Целью изобретения является повышение точности, производительности и информативности определения параметров шероховатости путем получения и использования информации о виде спектральной плотности высот неровностей поверхности изделия за счет увеличения числа изменяемых параметров и возможности измерения параметров анизотропных поверхностей, за счет одновременного измерения зеркально отраженного от поверхности изделия светового потока и интенсивности излучения, рассеянного под углом, отличном от зеркального, причем угол является постоянным, что исключает пространственное сканирование. Способ заключается в том, что последовательно освещают контролируемую поверхность параллельным пучком монохроматического излучения при ряде значений длин волн в диапазоне от λ K до λ M, включающем λ 1 и λ 2, измеряют для каждого значения длины волны зеркально отраженный от поверхности изделия световой поток F 3(λ), измеряют интенсивность излучения I(λ,22O ф), рассеянного под углом Ω ф, отличном от угла зеркального отражения, измеряют для каждой длины волны в диапазоне от λ K до λ M отношения R(λ,22O ф)=I(λ,Θ ф)/F 3(λ) и по ним определяют среднее квадратическое отклонение высот неровностей, интервал корреляции, спектральную плотность высот неровностей и моменты спектральной плотности высот неровностей. 1 ил.

ДО)