Способ измерения профиля шероховатой поверхности изделия Советский патент 1992 года по МПК G01B11/30 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения степени шероховатости поверхности в машиностроении, оптическом приборостроении и др.

Известен способ, основанный на использовании двухлучевой интерференции и увеличении интерференционной картины с помощью микроскопа (метод интерферометра Линника). В результате взаимодействия двух волновых фронтов, один из .которых несет информацию об искажениях, вносимых исследуемой поверхностью, возникает интерференционная картина в виде полос, местные искривления которых характеризуют вносимые искажения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ измерения профиля шероховатой поверхности изделия, заключающийся в том, что формируют параллельный пучок излучения, расщепляют пучок по амгтчитуде на два, помещают изделие на пути одного из пучков формируют изображение поверхности в плоскости регистрации, производят соос- ное совмещение пучков, получают интерфе- ренционную картину в плоскости регистрации, выравнивают интенсивности пучков, измеряют их величину 10. вводят разность фазTj между ними, измеряют координатное распределение интенсивности

2

ч| 00 00

ся

интерференционной картины и определяют профиль шероховатой поверхности.

Цель изобретения - расширение информативности за счет возможности определения среднеквадратичного отклонения профиля от базовой линии.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу между пучками вводят разность фаз, равную п, определяют интенсивность Ip „in результирующего поля при измерении координатного распределения интенсивности интерференционной картины, а величину среднеквадратичного отклонения профиля от базовой линии вычисляют из соотношения

в „ 1 Qp.mln(л

Rq 2 И 10 lj

где К -rjs волновое число;

Л-длина волны излучения.

На чертеже изображено устройство осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит источник 1 излучения, коллиматор 2, делительную пластинку 3, объектив 4, объектив 5, зеркало 6, компенсатор 7, пластину А /8 8, объектив 9, зеркало 10, пьезокерамику 11, высоковольтный блок 12, поляроид t3, объектив 14, полевую диафрагму 15, фотоприемник 16, цифровой прибор 17, объектив 18, зеркало 19 и экран 20. Позицией 21 обозначена исследуемая поверхность.

Способ осуществляют следующим образом.

Источником 1 излучения служит излучение одномодового лазера ЛГ-38, коллиматор 2, состоящий из двух объективов и диафрагмы между ними, служит для расширения пучка и формирования волны с плоским фронтом, которая попадает на длительную пластинку 3. С помощью пластинки 3, на одной стороне которой нанесено светоделительное покрытие, волна амплитудно расщепляется на объектную и опорную. Первый пучок лучей, отраженный от пластинки 3, фокусируется объективом 4 на исследуемой поверхности 21, после отражения от нее снова проходит через объектив 4, пластинку 3, объектив 5 и отражается от зеркала 6. Прошедший через поляроид 13 пучок лучей с помощью объектива 14 формирует изображение поверхности 21 в плоскости полевой диафрагмы 15. за которой расположен фотоэлектрический блок 16 регистрации.

Второй пучок лучей проходит через разделительную пластинку 3, попадает на компенсатор 7, проходит пластинку А /8 8 и фокусируется объективом 9 на зеркале 10.

Отразившись от зеркала, лучи идут в обратном направлении и падают на делительную пластинку 3. При этом одна часть лучей проходит через нее и не участвует в образовании изображения, а другая часть отражается от пластинки 3 и интерферирует с лучами первой ветви интерферометра, образуя интерференционную картину (нулевую полосу). локализованную в

бесконечности. Это изображение с помощью объективов 5 и 14 и зеркала 6 переносится в плоскость полевой диафрагмы 15, где находится приемная площадка фотоэлектрического регистрирующего устройства 16.

Компенсатор 7 введен э Оптическую схему для выравнивания длины хода световых лучей в стекле в обеих ветвях интерфе-.

рометра. На схеме видно, что пучок лучей, направляющийся в объектив 4, после отражения от пластинки 3 лроходит ее, так как ъветоделительный слой нанесен на пластине со стороны объектива 9. Отраженный от

поверхности 5 пучок лучей также проходит сквозь пластину 3. Компенсатор 7, помещенный в опорный канал интерферометра, одинаков с пластиной 3 по толщине и изготовлен из того же стекла.

Во второй ветви интерферометра помещается пластинка А /8, главная ось которой ориентирована под углом 45° к плоскости поляризации падающего Пучка. При двойном проходе излучения сквозь А

/8 происходит преобразование линейной поляризации падающего излучения в циркулярную, Это позволяет плавно изменять соотношение интенсивностей опорного и объектного пучков на выходе интерферометра. Поляроид 13 предназначен для согласования поляризаций опорного и объектного пучков.

Методика измерий среднеквадратичного отклонения профиля состоит в следующем. Измеряют интенсивность опорного пучка о. Поперечным смещением и вращением микрообъектива 9 добиваются строгой соосности объектного и опорного пучков на выходе интерферометра. В этом случае ин0 терференционкая картина имеет вид равно- мерной нулевой полосы. Вращая поляроид 13, добиваются равенства интенсивности объектного пучка опорному, что контролируется фотоэлектрическим регист5 рирующим устройством 16. Плавным изменением разности хода между объектным и опорным пучками ъ пределах А /2 путем подачи напряжения на пьезокерамику 11 добиваются минимального значения интенсивности результирующего поля. Согласно формулы (1) определяют R4.

Формула изобретения Способ измерения профиля шероховатой поверхности изделия, заключающийся в том, что формируют монохроматический параллельный пучок излучения, расщепляют пучок по амплитуде на два, помещают изделие на пути одного из пучков, формируют изображение поверхности изделия в плоскости регистрации, производятсОосноесо- Ёмещениепучков,получают

интерференционную картину в плоскости регистрации, выравнивают интенсивности пучков, измеряют их величину 0, вводят разность фаз п(2 между ними, измеряют координатное распределение интенсивности интерференционной картины и определяют профиль ше0

5

роховатой поверхности, отличающийся тем, что, с целью расширения информативности за счет возможности определения среднеквадратичного отклонения профиля от базовой линии, вводят между пучками разность ф аз, равную я , определяют интенсивность Ip mjn результирующего поля при измерении координатного распределения интенсивности интерференционной картины, а величину Rq среднеквадратичного отклонения профиля от базовбй линии вычисляют из соотношения

Rq 1 I p-mhL1

2 К

1с

2я

Где К у - волновое число; А - длина волны излучения,

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении, оптическом приборостроении и т.д. Цель изобретения - расширение информативности за счет возможности определения Среднеквадратичного отклонения профиля от базовой линии. В способе монохроматический параллельный пучок излучения амплитудно расщепляют на Две равноинтенсивные составляющие. На пути одной из составляющих помещают исследуемое изделие. На выходе системы составляющие смешиваются строго соосно Изображение изделия проектируют в плоскость регистрации. Размер анализируемого участка поля должен быть не более размеров однородного участка интерференционной полосы. Интенсивности опорного и объективного пучков на выходе системы выравнивают и вводят между ними разностб фаз, равную п . Измеряют интенсивность IP min результирующего поля и интенсивность 10 опорного пучка. Среднеквадратичное отклонение профиля от базовой линии определяют из соотношения Rq 1 /TjT.mln „ , in ттп Лг гдеК г ло;А -длина волны. 1 ил. волновое чис(Л С