Способ контроля формы поверхности и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01B11/30 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля формы поверхности, например, деталей машин.

Известны способы контроля формы поверхностей, заключающиеся в том, что направляют луч от источника когерентного излучения на исследуемую поверхность и наблюдают дифракционную картину.

Известно устройство для контроля формы поверхности, содержащее источник когерентного излучения, коллиматор, первый объектив и фотоприемник.

Недостатками известных способов и устройства является обязательное сканирование вдоль кЬнтролируемой поверхности, что значительно увеличивает продолжительность контроля и не позволяет повысить его производительность. Контролю могут быть подвержены только поверхности относительно небольших размеров с определенной ориентацией микронеровностей. Кроме того, практически трудно производить измерения грубообработанных поверхностей, а также невозможно контролировать форму поверхностей со сложным текстурным рисунком после обработки, например, полученные путем обкатки шариками.

Цель изобретения состоит в повышении производительности контроля и расширении области использования за счет обеспечения возможности контроля поверхностей любых размеров и с любой ориентацией микронеровностей поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что при способе контроля формы поверхности, заключающемся в том, что направляют луч от источника когерентного излучения на исследуемую поверхность, производят Фурье-преобразование и определяют форму поверхности, получают изображение контролируемой поверхности, преобразовывают его в когерентное, производят пространственное модулирование когерентного изображения контролируемой поверхности, а определение формы поверхности

производят по распределению энергии в Фурье-преобразовании этого изображения. Устройство для контроля формы поверхности, содержащее источник когерентного

излучения, коллиматор и последовательно расположенные вдоль оптической оси Фурье-объектив, первый проекционный объектив и фотоприемник, снабжено светоделителем и пространственно-временным

модулятором света, последовательно установленными вдоль оптической оси между первым проекционным объективом и Фурье-объективом, режекторным фильтром и вторым проекционным объективом, последовательно установленными вдоль оптической оси между Фурье-объективом и фотоприемником, и плоским зерка лом, установленным за коллиматором и под острым углом к оптической оси выходящего из него

луча, светоделитель установлен на пересечении этих оптических осей так, что его отражающая грань составляет угол 45° с оптической осью устройства, а режекторный фильтр установлен на фокусном расстоянии от объектива.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для контроля формы поверхности.

Устройство содержит источник 1 когерентного света, коллиматор 2, плоское зеркало 3, светоделитель 4, первый проекционный объектив 5, пространственно-временной модулятор б света, Фурье-объектив 7, режекторный фильтр 8, второй проекционный объектив 9 и фотоприемник 10.

Устройство работает следующим образом.

Изображение контролируемой поверхности проектируется с помощью первого

проекционного объектива 5 на входную плоскость пространственно-временного модулятора 6. Пучок света от источника 1 когерентного света расширяется коллима- торон 2 и с помощью зеркала 3 и светоделителя 4 направляется на входную плоскость

пространственно-временного модулятора 6

света, где совмещается с изображением

контролируемой поверхности. Пространственно-временной модулятор 6 света преобразует некогерентное изображение контролируемой поверхности в когерентное, которое подвергается дальнейшему преобразованию Фурье объективом 7. В фокальной плоскости образуется Фурье-спектр изображения контролируемой поверхности. Для то- го, чтобы согласовать динамический диапазон фотоприемника 10с энергетическим диапазоном Фурье-спектра, помещен режекторный фильтр 8, который перекрывает низкие неинформативные пространственные частоты, характеризующиеся энергетической насыщенностью.

Фотоприемник может быть выполнен в виде видикона, ПЗС-матрицы и т.п.

Использование предлагаемых способа и устройства для контроля формы поверхно- сти обеспечивает-по сравнению с известными резкое повышение производительности контроля формы поверхности за счет устранений операции сканирования контро- лируемой поверхности, возможность контроля поверхностей с любой ориентацией микронеровностей, универсализацию Контроля формы поверхности любых размеров (от нескольких миллиметров до нескольких сот метров), что определяется техническими возможностями оптического устройства ввода изображений, а также возможность контроля поверхностей со ным текстурным рисунком, полученных нетрадиционным способом, например обкаткой шариками.

Форм у.л.а.изобретения.

1. Способ контроля формы поверхно- сти, заключающийся в том, что направляют луч от источника когерентного излучения на

исследуемую поверхность, производят Фурье-преобразование и определяют форму поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности контроля и расширения области использования за счет обеспечения возможности контроля поверхностей любых размеров и с любой ориентацией микронеровностей поверхности, получают изображение контролируемой поверхности, преобразовывают его в когерентное, производят пространственное модулирование когерентного изображения контролируемой поверхности, а определение формы поверхности производят по распределению энергии в Фурье- преобразовании этого изображения.

2. Устройство для контроля формы поверхности, содержащее источник когерентного излучения, коллиматор и последовательно расположенные вдоль оптической оси Фурье-объектив, первый проекционный объектив и фотоприемник, отличающееся тем, что оно снабжено светоделителем и пространственно-временным модулятором света, последовательно установленными вдоль оптической оси между первым проекционным объективом и Фурье-объективом, режекторным фильтром и вторым проекционным объективом, последовательно установленными вдоль оптической оси между Фурье-объективом и фотоприемником, и плоским зеркалом, установленным за коллиматором под острым углом к оптической оси выходящего из него луча, светоделитель установлен на пересечении этих оптических осей так. что его отражающая грань сйставляет угол 45° с оптической осью устройства, а режекторный фильтр установлен на фокусном расстоянии от объектива.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля формы поверхности, например, деталей машин. Цель изобретения - повы шение производительности контроля и расширение области использования за счет обеспечения возможности контроля поверхностей любых размеров и с любой ориентацией микронеровностей поверхности. Устройство содержит источник 1 когерентного излучения, коллиматор 2, плоское зер