Способ измерения шероховатости поверхности изделия и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК G01B11/30 

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

Цель изобретения - повьшение точности измерения и расширение диапазона измеряемых отклонений в сторону меньших значений за счет исключения погрешности из-за попадания в апер- туру зеркально отраженного пучка части диффузного потока.

На чертеже изображена принципиаль- ная схема устройства для осуществления способа измерения шероховатости поверхности изделия,

Устройство содержит источник монохроматического излучения - одномодо- вьш лазер 1, телескопическую систему 2, апертурную диафрагму 3, объектив 4, микронную диафрагму 5, объектив 6, фотометрический шар 7, фотоэлектрический блок 8 регистрации, механизм 9 перемеш;ения объектива 6 в продольном и поперечном направлениях относитель- но луча и механизм 10 юстировки исследуемой поверхности 11. Объектив 4 имеет фокусное расстояние f. Диафрагма 5 расположена на расстоянии f от

объектива и является входным отверстием фотометрического шара 7. Объектив 6 имеет,то же фокусное расстояние f, находится внутри шара 7 на расстоянии от диафрагмы 5 и имеет возможность перемещаться в продольном и поперечном направлениях. Диаметр b диа- фрагмы 5 и фокусное расстояние f объективов 4 и 6 оценивают из соотношени

1,3

- 1 3 fA

(1)

где а - диаметр лучка на выходе из телескопической системы 2;

А - длина волны излучения; .

b - диаметр диафрагмы 5. &S Способ осуществляется с помощью устройства следующим образом.

Излучение от одномодового лазера 1 попадает в телескопическую систему 2, состоящую из микрообъектива, диафрагмы и объектива и формирдащую волну с плоским фронтом. С помощью диафрагмы 3 выделяется однородная по интенсивности часЛ пучка. Объектив 4 фокуси- рует излучение в плоскости диафрагмы 5, размер которой выбирался так, чтобы сфокусированный пучок прошел через диафрагму 5 без дифракции.Объ-ектив 6 преобразует сферическую волну в плос50

кую и посылает ее на исследуемую поверхность 11. В данном устройстве угол падения излучения на поверхность 11 равен нулю. С помощью механизма 10 юстировки поверхности 11 необходимо вьгоести зеркальную часть отраженного пучка через диафрагму 5 из фотометрического шара 7 без дифракции. Это достигается благодаря экспериментальному выполнению соотношения (1). Механизм 9 перемещения объектива. 6 в продольном и поперечном направлениях позволяет компенсировать некоторое сферическое отклонение от плоскости исследуемой поверхности 11. Показание фотоэлектрического блока 8 регистрации дает значение I«. При этом лишь незначительная часть выходит через диафрагму 5. Механизмом 9 или 10 можно послать зеркальноотраженньй пучок на стенку шара 7. В этом случае показание блока 8 регистрации дает значение 1„. Опре- .деляют степень шероховатости поверх- ности из соотношения

4 Т cos ц

J -In

In - I

ft

где R,j .

среднеквадратичное отклонение профиля от базовой линии; длина волны излучения; угол падения пучка на поверхность 11.

Ф О; р м у л а изобретения

&S

0

50,

1. Способ измерения шероховатости поверхности изделия, заключающийся в том, что облучают поверхность изделия монохроматическим пучком излучения под углом (f к поверхности, определяют интенсивность 1 полного и интенсивность I о диффузного излучений, отраженных от поверхности изделия, и определяют среднеквадратическое отклонение профиля от базовой линии, по которому судят о шероховатости поверхности, о т, лич ающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измеряемых отклонений в сторону меньших значений, формируют облучающее излучение в виде волны с плоским волновым фронтом, разделяют зеркально отраженный от поверхности изделия пучок излучения и часть диффузного излучения, распространяющегося в апертуре зеркально отраженного от поверхности изделия пучка излучения, а среднекзад- ратическое отклонение R профиля от

515975376

базовой линии определяют из соотно-объективом с фокусным расстоянием f,

диафрагмой, расположенной на входе

Г In- I;фотометрического шара на расстоянии f

Н- 4 cos и 1 I от объектива, и вторым объектом с фоп- кусным расстоянием f, установленным

где - длина волны излучения,внутри фотометрического шара с воз. 2. Устройство для измерения шеро-можностью перемещения вдоль и попеховатости поверхности изделия, содер-рек оптической оси устройства, а

жащее последовательно расположенныедиаметр b диафрагмы и фокусное расисточник монохроматического излуче-стояние f объективов связаны соотнония, телескопическую систему, фотомет-ыением рический шар, фотоэлектрический блок

регистрации, отличающееся . 1 ,3 1 5 тем, что, оно, сна-бжено последователь- .,

но установленными .по ходу излучениягде а - диаметр пучка на выходе из за телескопической системой первымтелескопической системы.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в оптическом приборостроении, машиностроении и других отраслях науки и техники при измерении шероховатости поверхности. Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение диапазона измеряемых высот в сторону меньших значений. Исследуемую поверхность 11 облучают волной с плоским волновым фронтом, разделяют зеркально отраженный пучок и диффузный, включая и часть диффузного, распространяющегося в апертуре зеркального пучка. По измеренным сигналам от полного I_N и диффузного I_Q отраженных от поверхности 11 потоков определяют степень шероховатости поверхности R_Q=λ/4φСОSφ√-LHI_N-I_Q/I_N, где R_Q - среднеквадратичное отклонение профиля от базовой линии

λ - длина волны поверхности

φ - угол падения пучка на поверхность 11. Устройство содержит одномодовый лазер 1, телескопическую систему 2, первый объектив 4 с фокусным расстоянием F, диафрагму 5, расположенную на расстоянии F от объектива 4 и являющуюся входным отверстием фотометрического шара 7, второй объектив 6 с фокусным расстоянием F, находящийся в шаре 7 на фокусном расстоянии F от диафрагмы 5 и имеющий возможность перемещаться в продольном и поперечном направлениях. Диаметр диафрагмы 5 и фокусное расстояние F оцениваются из неравенства 1,3≤BA/Fλ≤1,5, где A - диаметр пучка на выходе из телескопической системы 2. 1 ил.