Устройство для контроля шероховатости поверхности изделия Советский патент 1991 года по МПК G01B11/30 

Фиг 1

Изобретение относится к измерительной технике, ,в частности к оптическим методам контроля шероховатости поверхности и может быть использовано для контроля шероховатости поверхности после металлообработки.

Цель изобретения - повышение точности и информативности контроля и расширение области использования устройства за счет исключения погрешности от неравномерности чувствительности фотоприемников по площади за счет возможности выявления анизотропии микронеровностей поверхности, за счет возможности контроля поверхностей высших порядков.

На фиг, 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - ход лучей в устройстве.

Устройство содержит последовательно установленные на одной оси источник 1 излучения, создающий параллельный узкий пучок лучей, дефлектор 2, приемник 3 излучения с диафрагмой 4, ограничивающей телесный угол приема излучения, положительную формирующую, линзу 5, которая связывает оптически дефлектор 2 и входной торец световода 6, установленного за положительной формирующей линзой 5, За выходным торцом световода 6 установлена положительная фокусирующая линза 7. Выход приемника 3 излучения подсоединен к входу интегратора 8, а выход последнего подсоединен к входу регистрирующего блока 9. Индексом 10 обозначена исследуемая поверхность изделия.

Устройство работает следующим образом.

Параллельный пучок излучения от источника 1 излучения периодически отклоняется дефлектором 2 так, что за определенный промежуток AT периода Т этих отклонений угол а между откло- ненным лучом и оптической осью изменяется в пределах а -аг Положительная формирующая линза 5 фокусирует эти лучи на выходной торец световода 6 так, что угол а между лучом за положительной формирующей линзой 5 и оптической осью изменяется за промежуток времени А Т в

пределах ( - а - ац ) В результате эффекта симметризации пучка лучей в световоде б пучок за выходным торцом световода представляет собой полый конус с вершиной в центре выходного торца и углом при вершине, изменяющимся в пределах

а -cti за промежуток времени А Т. Положительная фокусирующая линза 7 фокусирует полученный конический пучок на исследуемую поверхность 10 так, что за ней образуется пучок в виде полого конуса с

вершиной на исследуемой поверхности 10 и углом между образующими при вершине, изменяющимся за промежуток времени AT

в пределах ( - «i ) - ( - «а ) Таким обра- зом, за указанный промежуток времени AT точка на поверхности 10 подвергается облучению под различными углами к нормали в этой точке (угол изменения в пределах

(aO(QS)) a также облучается коническим пучком, эквивалентным непрерывной совокупности облучений двумя лучами, являющимися образующими конического пучка и лежащими во множестве

плоскостей, перпендикулярных исследуемой поверхности 10.

Отраженный от поверхности 10 пучок представляет собой совокупность зеркальной и диффузной составляющей, определяемой диаметром d, диафрагмы 4 и распространяющейся в области пространства, представляющей собой конус с вершиной на исследуемой поверхности 10 и углом между образующими при вершине /3(d), фокусируется положительной фокусирующей линзой 7 на выходной торец световода 6 и преобразуется им в расходящийся пучок, заполняющий также область пространства, представляющего собой полый конус с углом при вершине. Положительная формирующая линза 5 фокусирует указанный пучок на светочувствительную площадку приемника 3 излучения. Приемник 3 излучения преобразует лучистую энергию в электрическую, а интегратор 8 интегрирует сигнал по времени, а значит по углу а Для данной величины амплитуды электрического сигнала регистрирующий блок 9 рассчитывает величину микронеровностей поверхности 10.

Интегрированный сигнал пропорционален суммарной интенсивности диффузной составляющей рассеянного поверхностью 10 излучения для нулевого угла рассеяния и

углов падения от а до Q2 которая, в свою очередь, функционально связана со среднеквадратичной высотой микронеровностей.

Формула изобретения Устройство для контроля шероховатости поверхности изделия, содержащее последовательно установленные источник излучения, дефлектор, положительную формирующую линзу и световод, приемник излучения и регистрирующий блок, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и информативности контроля и расширения области использования устройства, оно снабжено положительной фокусирующей линзой, диафрагмой и интегратором, положительная фокусирующая линза установлена за выходным торцом световода на одной с ним оси и оптически связана с этим торцом, приемник излучения установлен на оси световода так, что его чувствительная площадка обращена к входному торцу световода, а плоскость ее перпендикулярна оси световода, диафрагма расположена между приемником излучения и положительной формирующей линзой на одной с ними оси, выход приемника излучения подключен к входу интегратора, а выход последнего - к входу регистрирующего блока.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к оптическим методам контроля шероховатости поверхности, и может быть использовано для контроля шероховатости поверхности после металлообработки. Цель изобретения - повышение точности и информативности контроля и расширение области использования устройства. Устройство состоит из последовательно установленных на одной оси источника 1 излучения, создающего узкий параллельный пучок лучей, дефлектора 2, приемника 3 излучения, диафрагмы 4 ограничения угла приема излучения, положительной формирующей линзы 5, световода 6, положительной фокусирующей линзы 7, установленной между выходным торцом световода 6 и исследуемой поверхностью 10. При облучении шероховатой поверхности 10 сходящимся коническим пучком излучения, формируемым в результате эффекта симметризации пучка лучей в световоде 6, отраженное излучение будет представлять собой совокупность зеркальной и диффузной составляющих. Часть диффузной составляющей посредством световода 6 регистрируется приемником 3 излучения. По интенсивности падающего на приемник 3 излучения судят о величине шероховатости поверхности 10. 2 ил.

Фи8. 2