Прибор для измерения зернистости, шероховатости и структуры матовых поверхностей Советский патент 1934 года по МПК G01B11/30 

Во МНОГИХ вопросах техники приходится иметь дело с зернообразными структурами как в толще слоев, так и иа поверхности различных полуфабрикатов и готовых изделий; при этом необходимо бывает измерять степень зернистости или для того, чтобы характеризовать тот или иной процесс, или установить допустимость или достаточность величины зерна данной структуры. Почти во всех случаях широкого практического приложения зернистых структур оценку зернистости производят на глаз и очень редко применяют оптические методы: 1) фотометрирование под определенным углом к поверхности слоя и 2) сравнение величины зерна с зерном стандарта. Такая оценка зернисто-. сти страдает большими погрешностями даже при большом навыке в работе и имеет лабораторный характер в случае применения оптических методов.

Однако, нет затруднений в устройстве особого прибора, позволяющего быстро и с большой точностью определять прямо в цеху, на месте работы, зернистость и ее одинаковость в различных частях исследуемого поля, выражая ее в количественных показателях. Предлагаемый прибор основан на методах компариро(297)

вания изучаемой структуры с структурой станда)тов.

На схематическом чертеже на фиг. 1 изображена предлагаемая сетка, на фиг, 2-прибор и на фиг. 3-видоизмененное его устройство.

Стандартом зернистой структуры служит мелкая сетка из непрозрачных или цветных полос, ширина которых постепенно изменяется вместе с изменением величины трапеций, образованных этими полосами (фиг. 1).

Стандартная сетка склеивается из двух решеток, изготовленных по способу фототрансформирования и сложенных вместе слоем к слою, причем одна из них представляет собою муармикрометр с параллельными линиями, а другая-со сходящимися линиями, расположенными вдоль поля, а не поперек, как у первой решетки. Вследствие этого только одна средняя линия второй решетки является перпендикулярной ко всем линиям первой решетки, все же остальные линии пересекаются под косыми углами и образуют трапеции, величина которых в направлении средней линии второй решетки изменяется по определенному закону, приготовленная таким образом стандартная сетка представляег

собой диференциальный растр, T.J е. такой растр, у которого число линий (а следовательно и клеток) на сантиметр по его полю не постоянно, а меняется по огфеделенному закону, Такой растр вставляется в оптическую трубку с переменным увеличением, при помощи которой рассматривают изучаемую структуру.

Прибор состоит из двух трубок Ж и Т (фиг. 2), спаянных вместе под прямым углом и укрепленных над столиком. С на подъемном штативе, позволяющем изменять расстояние А объектива О от поверхности N исследуемого изделия, лежащего на столике С и освещаемого источником S непосредственно или через зеркальце Z и конденсатор О в зависимости от требующегося рода освещения. В боковой трубке Т имеются два щелевых выреза, в первый из которых вставлен диферекциальный растр R так, что его плоскость параллельна оптической оси объектива О и находится в фокальной плоскости окуляра Ок, лучи В который от растра попадают благодаря отражению от зеркальца Sp. Поэтому глаз наблюдателя одновременно видит сетку растра, освещенного лампочкой А через серый нейтральный клин К, вставленный во второй щелевой вырез боковой трубки Т, и в середине поля сетки растра изображение поверхностного слоя или поверхности Ж Подбирая теперь одинаковую освещенность центра и периферии рассматриваемого поля при помощи перемещения серого нейтрального клина К, можно диференциальный растр / подвести, перемещая его в щелевом вырезе, так, чтобы и структура сетки одинаково зашла за предел разрещающей силы глаза наблюдателя. В этот момент граница между обоими полями исчезнет и все поле станет одинаково серым. Величина зернистости при атом определится по формуле:

К

(1)

nV

где и-частота растра, V - увеличение изображения рассматриваемой структуры через объектив О, а К - произвольное постоянное число, вводимое в формулу для удобства в цифровых показаниях (значениях зернистости).

Для лучшего исчезновения граннцтм между сравниваемыми полями (исследуемого изделия,материала, негатива и т. п. и диференцйального растра) плоскость Р должна проходить через средину отверстия в зеркале Sp или через линию раздела Н посеребренной и не серебренной части кубика а, вставленного на место зеркала с селектором; при этом и растр лучше через линзу D, вставленную в боковую трубку Г, проектировать на плоскость Е, проходящую через ту же линию раздела //, В этом варианте и клин. перемещается в вертикальном направлении для того, чтобы освещенность изображения растра вдоль границы раздела была одинаковой. При этом, если растр проектируется с уменьшением (что иногда выгодно, когда нет растра с подходящим диапазонод частот п, а трубку Т можно сделать также с переменным увеличением), то зернистость нсследуемой структуры определяется по следующей формуле:

G

(2)

mVn

где п V имеют прежние значения, т есть уменьшение, с которым проектируется растр, а К-произвольное число.

Для большего удобства в работе прибор снабжается инверсором, автоматически перемещающим окулярную трубку при изменении расстояния J так, что изображение поверхности всегда находится в плоскости Рис одинаковой резкостью фокусировки. Для того же, чтобы прибором могли пользоваться люди с разной остротой зрения, частота растра п варьируется в довольно больших пределах.

Описанным прибором можно измерять зернистость фотографических слоев (эмульсий), зернистость матовых лаков, структуру поверхностей матированных как при помощи механических средств, так и химических (травление). Прибор пригоден для контроля правильности шлифовки и полир-вки поверхностей стекла, металла и пр., а также для исследования зернистого строения всякого

рода технических эмульсий и величины и ровности зерен сыпучих тел (песок, порошки строительного материала, семеиа сельскохозяйственных культур и пр.).

Предмет изобретения.

Прибор для измерения зернистости, шероховатости и структуры матовых поверхностей в виде оптической переменного увеличения трубки для рассматривания изучаемой структуры, отличающийся применением помещенного в боковой трубке Т и освещаемого лампочкой h через серый нейтральный клин К растра /, состоящего из пластинки с параллельными штрихами, ширина которых и расстояние между которыми меняется, сложенной с другой пластинкой, средний штрих которой расположен перпендикулярно к штрихам первой пластинки, а остальные представляют собой, как и промежутки между ними, лучи равного раствора, отличного от нуля градусов.

сЬип(

пЬиг2