Устройство для контроля шероховатости поверхности Советский патент 1992 года по МПК G01B11/30 

Принцип действия устройства основан на изменении лучистого потока, попадающего на фотоприемник после отражения от поверхности объекта при изменении расстояния между входным торцом приемного световода и освещенной микроплощадкой поверхности объекта вследствие шероховатости поверхности, при движении последней. Недостатком его является малая чувствительность вследствие больших потерь излучения на входном торце приемного световода, поскольку освещающий пучок лучей не формируется в кольцевую зону и преимущественно отражается обратно.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для контроля шероховатости поверхности, содержащее регистратор, источник излучения, свётовод со скошенным торцом, перед которым расположен источни.к излучения и фотоприемник с кольцевыми, концентрично расположенными чувствительными зонами, разделенными зоной нечувствительности, и с отверстием, в котором располож1вн световод таким образом, что его ось перпендикулярна чувствительной Нлощадке фотрприемника, помещенных в корпусе и залитых компаундом выводов регистратора. , ;.

Недостатком такого устройства является низкая чувствительность, поскольку используется только небольшая часть рассеянной компоненты отраженного потоКЗ и вследствие неконцентричного распределения облученности смешиваются зеркальная и рассеянная компоненты.

Цель изобретения - повышение чувствительности устройЬ1 в;а за счет улучшения разделения составлй1рщих потока.-,:,.;

Для этого, в устройстве для контроля шероховатости поверхности, содержащем регистратор, источник излучения, световод со скошенным торцом, перед которым расположен источник излучения, и фотоприемник с чувствительными зонами, разделеннь1мй зоной нечувствительности, и с отверстием, в котором расположен световод таким образом, что его ось перпендикулярна чувствительной площадке фотоприемника, чувствительные зоны фотоприемника выполнены асимметричными по отношению к оси световода в соответствии с границами поля облученности, определяемыми из условия максимального использования отраженного потока излучения.

На фиг. 1 изображена принципиальная схемаустройства для контроля шероховатости поверхности; на фиг. 2 - схема, поясняющая расчет по формулам; на фиг. 3 светочувствительная площадка фотоприемника, выполненная в соответствии с расчетами по формулам.

Устройство содержит источник 1 излучения,световод2, перед скошенным торцом которого помещен источник 1 излучения, фотоприемник 3 с чувствительными зонами 4 и 5, разделенными нечувствительной зоной 6, в отверстии которого помещен световод 2, помещенных в корпус 7 и залитых компаундом 8 выводов регистратора 9.

В качестве источника излучения могут быть использованы светодиоды типа АЛ107А, АЛ-207Б, АЛ-115А, а фотоприемникОм может быть кремниевый фотодиод, чувствительная площадка которого выполнена с по(иощью фотолитографии по специальному заказу.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 через световод 2 освещает микроплощадку на исследуемой поверхности 10. При этом поле облученности на поверхности 10 будет асимметричным по отношению к оси световода. При идеально гладкой поверхности 10 излучение после отражения от нее попадает на зону нечувствительности 6 фотоприемника 3. Электрический сигнал на выходе регистратора 9 отсутствует. При наличии микронеровностей на поверхности 10 часть излучения, отклоняясь, попадает после отражения на чувствительные зоны 4, 5 фотоприемника 3, и на выходе регистратора 9 появляются электрический сигнал, амплитуда которого зависит от шероховатости поверхности 10. При движении поверхности 10 форма сигнала на выходе регистратора 9 соответствует микропрофилю поверхно-. сти по линии, которую сканирует при движении поверхности 10 поле облученности устройства.

Чувствительные зоны фотоприемника 3 выполнены асимметричными по отношению коси световода 2 в соответствии с границами поля облученности, определяемыми из условия максимального использования отраженного потока. Границы поля облученности можно описать следующей зависимостью (фиг. 2 и 3):

Хг p(),

(1) (2) Yr p(p)(p,

где Хг, Yr - координаты границ поля облученности, относительно координатной сетки, связанной с центром световода;

р (у) , АХ - промежуточные результаты вычислений

у9() (-1)х{ AX-COS ±- Га +5

).)(,-()|,

/ 1°

AX h.

где -угол, может изменяться от О до360°Г

Га- радиус прямого сечения многожиль. ного световода;

п - показатель преломления материала световода;

h - расстояние от источника излучения, расположенного на оси световода, до центра световода;

а - угол скоса световода;

Н - сумма расстояний от выходнрготор ца световода до исследуемой поверхности и от этой поверхности до чувствительной площадки фотоприемника.

Например, при угле скоса входного торца световода а 25°, п 1,65, расстоянии от источника излучения до входного торца световода h 20 мм, расстоянии Н 20 мм

и радиусе Га 5 мм для идеального случая, когда источник излучения точечный, границы поля облученности, определенные по формулам (1) - (4) имеют вид, показанный на фиг. 3.

Чувствительные площадки фотоприемника должны соответствовать границам поля облученности, описываемым приведенными уравнениями (1) - (4).

Формула изобретения Устройство для контроля шероховатости поверхности, содержащее регистратор, источник излучения, световод со скошенным торцом, перед которым расположен источник излучения,.и фотоприемник с чувствительными зонами, разделенными зоной нечувствительности, разделенными зоной нечувствительности, и с отверстием. в котором расположен световод таким образом, что его ось перпендикулярна чувствительной площадке фотоприемника, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности устройства, чувствительные зоны фотоприемника выполнены асимметричными по отношению к оси световода в соответствии с границами поля облученности, определяемыми из условия максимального использования отраженного потока излучения.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для исследования и контроля шероховатости движущихся поверхностей. Цель изобретения - повышение чувствительности устройства за счет улучшения разделения составляющих светового потока. Устройство содержит источник 1 излучения, световод 2, перед скошенным торцом которого помещен источник 1 излучения, подключенный к регистратору 9 фотоприемник 3 с чувствительными зонами 4 и 5, разделенными нечувствительной зоной 6, в отверстии которого помещен световод 2. Чувствительные зоны 4 и 5 фотоприемника 3 выполнены асимметричными по отношению к оси световода" 2 в соответствии с границами поля облученности, определяемыми из условия максимального использования отраженного потока. 3 ил,СОсИзобретение относится к измерительной технике и предназначено для исслед^ва- ния и контроля шероховатости движуща поверхностей.Известно устройство для контроля liie' рохрватости поверхности, содержащее Точечный источник излучения (светодиод), установленный в отверстии фотоприемйи- ка, подключенного к регистратору. Нй^чувст- вительную площадку фотоприемника нанесено интерференционное покрытие rie- ременной толщины, определяемой'изусЛо- вия максимального отражения зеркальной составляющей лучистого потока. В этом устройстве выделение рассеянного излучения осуществляется на основе.интерференционных явлений в тонких пленках. Недостатком такого устройства является низкая чувствительность, так как в связи с разнымугловым распределением зеркальной и рассеянной составляющей из-за конечного размера источника излучения часть зеркальной составляющее^попадает на чувствительную площадку фотоприемника.Известно также устройство для контро-- ля линейных перемещений, способное контролировать шероховатость поверхности, содержащее источник изл.учения, размещенный перед входным торцом на оптической оси цилиндрического осветительного световода, приемный световод, фотоприемник, регистрирующее устройство. Приемный световод, располагаемыми между фотоприемником и контролируемым объектом, выполнен'В виде жгута волокон, опечен- ный на торце, обращенном к фотоприемнику и образующих кольцевую зону вокруг осветительного световода на другом торце.