Бесконтактный способ определения высоты шероховатости поверхности Советский патент 1991 года по МПК G01B11/30 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, при определении высоты шероховатости поверхности.

Цель изобретения - повышение точности и производительности определения за счет снижения влияния спекл- структуры индикатрисы рассеяния и повышения скорости измерений.

На чертеже схематично изображена траектория движения лазерного луча по исследуемому образцу.

Способ заключается в следующем.

Шероховатую поверхность любого материала можно представить как случайное расположение микрограней, рассеивающих свет Спекл-структура такого излучения также является случайной. При перемещении образца относительно. лазерного луча изменяется

и спекл-структура рассеянного излучения. Если скорость изменения спекл- структуры значительно больше инерционности фотоприемного устройства, то фотоприемник регистрирует среднее значение, т.е. происходит усреднение индикатрисы рассеяния. Если исследуемый образец перемещать линейно или только вращать, то длина траектории лазерного луча на образце будет сравнительно мяла, так как она ограничена размерами образца. Поэтому за время перемещения луча по образцу сложно измерить всю индикатрису рассеяния и результаты измерения параметров шероховатости будут относиться только к небольшому участку всей поверхности. Чтобы устранить указанный недостаток образец одновременно вра- щают с угловой скоростью и переме%

СО

ю

0 4

щают линейноо Центр вращения располо- жен относительно лазерного луча на расстоянии К, При вращении образца (без линейного перемещения) траектория движения луча представляет собой окружность диаметром D 2RA« Если выполнено условие - линейное перемещение образца за время одного оборота равно диаметру луча, то в процессе ИЗ мерения лазерный луч может попадать на все участки исследуемой поверхности области сканированияо Если линейная скорость перемещения будет больше то останутся участки поверхности об- разца, на которые не попадал лазерный луч в процессе измерения; если линейная скорость будет меньше, то на некоторые участки поверхности луч будет попадать многократное Соответст- венно, спекл-структуру рассеянного излучения уясе нельзя будет считать статистически независимой. Для того, чтобы в течение времени Tg накопления фотоприемного устройства произошло усреднение индикатрис, необходимо, чтобы смещение лазерного луча на исследуемой поверхности было значительно больше :корреляционного расстояния гк шероховатости. Тогда для угловой скорости 3 получаем

де D

i

DX Т -

- линейный размер исследуемой области образца в направлении перемещения; диаметр лазерного луча; время, необходимое для измерения индикатрисы рассеяния о

Формула изобретения

Бесконтактный способ определения высоты шероховатости поверхности, заключающийся в том, что направляют лазерное излучение на исследуемую поверхность, перемещают исследуемый образец, измеряют характеристики рассеянного излучения, по которым определяют высоту шероховатости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности определения, исследуемый образец одновременно с его перемещением вращают вокруг оси, перпендикулярной плоскости поверхности исследуемого образца, перемещение исследуемого образца производят параллельно плоскости его поверхности на величину, за время одного оборота равную диаметру лазерного луча, а угловую скорость вращения задают из соотношения

Изобретение относится к измерительной технике, точнее к оптическим измерительным методам определения высоты шероховатости поверхности. Целью изобретения является повышение точности и производительности определения за счет снижения влияния спекл- структуры индикатрисы рассеяния и повышения скорости измерений. Исследуемый образец одновременно вращают вокруг оси, перпендикулярной плоскости поверхности исследуемого образца, и перемещают параллельно плоскости поверхности, причем линейное перемещение образца за время одного оборота равно диаметру лазерного луча, а угловая скорость вращения v находится в пределах данных в описании. Принцип действия основан на усреднении индикатрис рассеяния при сканировании лазерного луча по поверхности исследуемого образца, 1 ил. (Л

1&

1 Т9

Чем больше } , тем большую длину имеет траектория луча на поверхности за время Т$, тем выше качество усреднения. Однако любой исследуемый образец имеет ограниченные размеры, а для определения индикатрисы рассеяния требуется некоторое количество времени, зависящее от типа фотоприемного устройства,. Поэтому при большой скорости v за время измерения луч может уйти из исследуемой области. Что- бы этого не произошло, необходимо, чтобы

: . . Т5

« 3 Р---&I D1 T5

где г - корреляционное расстояние шероховатости поверхности;

D - линейный размер исследуемой области образца в направлении, перпендикулярном направлению перемещения;

Т- - время накопления, в течение которого происходит усредне- ние индикатрис рассеяния; D. (( - линейный размер исследуемой области образца в направлении перемещения;

D, - диаметр лазерного луча;

Т - время, необходимое для изме- п рения индикатрисы рассеяния

Of поешь сканирования

Образец