Фотометрический способ определения качества полировки оптических прозрачных деталей Советский патент 1991 года по МПК G01B11/30 

Изобретение относится к измери-- тельной технике и может быть использовано для контроля качества полированных поверхностей оптически прозрачных деталей.

Цель изобретения - повышение точности определения высоты шероховатости за счет учета доли диффузного отражения и пропускания, которая выходит за пределы фотометрического шара вместе с регулярной составляющей, а также информативности способа за счет определения длин корреляций и параметров нарушенного механической обработкой приповерхностного слоя.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит источник 1 монохроматического излучения (лазер) , фотометрический шар 2 с отверстиями 3-5, фотоприемник 6. Индексом 7 обозначена деталь с измеряе мыми поверхностями 8 и 9.

Способ осуществляют следующим образом.

Монохроматический пучок излучения от источника 1 направляют перпендикулярно к поверхности 8 детали 7, установленной вплотную за отверстием

0 N3 4

00

Со

4. Зеркально отраженная часть потока через отверстие 3 отводится в пространство вне фотометрического шара 2. Диффузно отраженное от поверхности 8 излучение попадает в фотометрический шар 2, где оно интегрируется и создает на приемной поверхности фотоприемника 6 че;н;з отверстие 5 освещенность, пропорциональную коэффициенту р, диффузно отраженного от поверхности 8 излучения. Затем образец 7 переворачивают и аналогично определяют коэффициент р диффузно отраженного излучения от поверхности 9.1

Далее деталь 7 помещают между источником 1 излучения и отверстием 3 параллельно первоначальному положению детали, При этом регулярно прошедшее через деталь 7 излучение от- 2 родии я через отверстие А в пространство вне фотометрического шара 2. Лпффузно проходящие через деталь 7

потоки излучения раздельно с обеих поверхностей 8 и 9 интегрируются в фотометрическом шаре 2 и создают на приемной поверхности фотоприемника 6 через отверстие 5 освещенности, пропорциональные коэффициенты с и с2) соответствующим диффузно проходящим через деталь 7 излучениям. За- . тем изменяют величину отверстия 3 (т.е. угол } выходящего из фотометрического шара 2 излучения) и повторяют все измерения.

Измерения

/V Р

г

И С- :

проводят по крайней мере при четырех значениях размера входного (выходного) отверстия фотометрического шара и определяют высоты R CVl и RCIC шероховатостей, длины 1 ( и 1 корреляций, а также диффузные, потоки Г и Г от приповерхностных слоев формулам

по

Изобретение относи гея к измерительной технике и может быть использовано для контроля качества полировки поверхностей оптических проз- рачньгх деталей. Петь изобретения - повышение точности определения высоты шероховатости за счет учета доли дифсЬуиюго отражения и пропускания, которая выходит за предеаы фотометрического шара вместе с регулярной составляющей, а также информативности способа за счет определения длин корреляций и параметров нарушенного механической обработкой приповерхностного слоя. Поочередно направляют на рабочие поверхности детали монохроматический поток излучения измеряют для каждой поверхности коэффициенты S, и Я диффузного отражения и коэффициенты Г, и 0 диффузного пропускания при различных рлчморах входного (выходного) отверстия фотометрического пара и опреденяют отношения Я 1 и S, диЛ- фузного потока от приповерхностного слоя к оГниему дпффучному потоку для каждой из исследуемых поверхностей, высоты шероховатостей RCK и RCKZ длины корреляций 1 j и 1 по формулам. 1 ил. (Л

-Ь ехР

ц

N

(Oj) $)

/ ч лI f

СКЈ

6ХР 2N

ГГРО ) -Zsin2), Ng()singOrf -STP,(Qj 1П N sinNj - (Ssir

sin

JL lo Nz:(0j)sing -zr cOjozisin a

ill

T-MNSIsin1 - - (2Isin2)| )2

- 9

(3j )sin ()s:sin2

N2Tsin - CSIsin j )2

- длина волны зондирующего излучения ,

половина угла конуса светового потока, выходящего из фотометрического шара,

;0,а(р, +Р2 , 2)+b(p1 + p2- -)-c(p, -p2)+d(2 -t, );

U i(p, +pz . +ta)+b(p, + p2-, )- c(joll92)-d(C2-,).)

8nr

(1+r)

1+r

b 8nr C 2(n-1) 50

sin2

1 л., 2 Ngy. (fosin1 -syi :Qhssin29 i.

i TR (V (tsinj

1 p v .gy. , ()STsinSy |. 2 7 7 NSsin - (2Tsinzvj,)5 : J

( ) sinS) j -Г, (0 j )Z

(Lsin jprj f - (J

):

. s in

(Qj sir

sin )

-число углов, выбранных для вывода излучения из пара;

-номер выбранного угла

Pt 1пб, , 02 InG.

2 ;

d

(n-1)

2(n-1)(1-r) Г (n+1) n - показатель преломления детали

sin2

n1 -syi :Qhssin29 i.

(tsinj

f

F« (P + pa +U, + 22)- R(j0l + pa -л -f2). h(V ))

j (Pi + P 2, +M- ({), + /, - Я, -C7) -,),

d+n)a(l+r)Z .излучения, измеряют с помощью фото--,я- о v ч i г; .

Ь() В 8п(14Г г -г3)

метрического шара энергетические коэффициенты р, и (г днффузно отра- Ю женных и Ј, ц %г диффузно пропущенных потоков для каждой из поверх ностей детали, определяют высоты

h

1 (1-г)

определяют отношения S и S z диффузного потока от приповерхностного слоя к общему диффузному потоку для каждой из исследуемых поверхностей детали по формулам:

L

Г, + (f гг

Т)2

и по значениям R, RCKp ( г

Ь и S судят о качестве полировки детали. Формула изобретения

Фотометрический способ определения качества полировки оптических прозрачных деталей, заключающийся в том, что направляют на поверхности детали монохроматический поток

R ,А (|) -sisin(b Ng(P.bin4-Zfi(0;g:sin4 j.

кск, 47 5J -($ )1 JJ)

Г 1 Г-3-(Л r л П. N2Tfi(jj). sin2 . С„4 Т ( --SinV) NSsin -- (Slsin aLJ),

Nr.()i)Sin4i)-Zfi()SsinN; ,

- ( )z ;

N2r() ()i)Zsin2i .

NZlsinNj - (2Lsin tfj )2 ;

,

G, (p, + PZ + Ј, )+ ь(р, + p2-C, -)- с(р, -p2)+ d(2-C,)J ; г { a( p.+ pi +Ј. +4)+ b(pl+рг--&, -C2)+ cCp. -С,),

1-r2 . b (Ur)g. Rnr ° ftnr

1+r 2(n-1)r

2(n-1)(1-r)

излучения, измеряют с помощью фотометрического шара энергетические коэффициенты р, и (г днффузно отра- женных и Ј, ц %г диффузно пропущенных потоков для каждой из поверхностей детали, определяют высоты

Т1

R

cic( RCKQ. шероховатостей и су т n vaTi/ on t-ii-4 -.лм..„.„.

5

дят о качестве полировки детали,

отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения высоты шероховатости за счет учета донн диффузного отражения и

пропускания, которая выходит за пределы шара вместе с регулярной составляющей, а также информативности способа за счет определения длин корреляций и параметров нарушенного

5 механической обработкой приповерхностного слоя, измерения энергетических коэффициентов р, , /}2 , с , г. проводят по крайней мере при четырех значениях площади отверстия фотометрического шара и определяют высоты RC((1 и R Cki2 шероховатостей, длины 1, и 1 корреляций и параметры S н Sg нарупенного механической обработкой приповерхностного слоя по формулам

2(n-1)(1-r)

г 1 2

г (Г) -ЛЛ- NSiy, (. (-)i). Г1 NlHi V -SinVJNSsinSj- (Ssin Oj )zJ

, ,v ..Ц. NSZya(Ji)sin J|-S:ya(Jj)-Ssin4 1

-sin ч Nksin r (). )2J;

l f(p, +pz+ft, +Ј)- вер, -С2)+ь(блг-,);

Jt (p, +p2 +, вер, +pz -Л -)- h(c2-();

h

1

(l-r)25

f r, (1+n) (1+r ) . где - длина волны излученияJ

h(1+r -r ) J 8n( 1+rz - r2) j)j - половина угла конуса светового потока, выходящего из фотометрического шара; N - число углов, выбранных для

вывода излучения из шара; - номер выбранного угла;

п - показатель преломления детали,

и по значениям RCk , Rck;2, lo lg 25 и S и S судят о качестве полировки детали.

20

S(

г ч (. г

Г Ч ск,

sr Г2

I-. (f