DE1928572A1 - Verfahren zur Messung der Rauhigkeit - Google Patents
Verfahren zur Messung der RauhigkeitInfo
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
Description
Centre National de Recherches Metallurgiques Association sans but lucratif
4-7, rue Montoyer Brüssel / BELGIEN
Verfahren zur Messung der Rauhigkeit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Rauhigkeit , das sich besonders auf Flachprodukte wie beispielsweise
Bleche anwenden lässt.
An die zur Zeit üblichen -Techniken der Herstellung von Flachprodukten
wie z.B. von Blechen werden seitens der Verbraucher besonders im Hinblick auf die Oberflächengüte immer grössere
Anforderungen gestellt.
Die Erfüllung dieser Anforderungen stellt sofort das Problem
,der Beurteilung und Messung der '?Qualität" der Aussenflächen
der jeweiligen Produkte. Es empfiehlt sich somit eine objektive Messung dieser "Qualität', was der Messung des Rauhigkeitsgrades
der äusseren Oberfläche(n) dieser Produkte gleichkommt.
Es gibt zur Zeit eine ganze Anzahl von Vorrichtungen zur
Messung der Rauhigkeit einer Oberfläche, bei denen es sich
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192857?
in erater Linie am optische Apparate handelt, welche entweder
die Stärke der reflektierten Strahlen messen, wie z.B· Reflektoskope, oder aber durch optische Integration
wirken, wie dies beispielsweise bei Interferone tern der
Fall ist.
Die meisten dieser Geräte sind eigentlich für den Lfcborbetrieb
bestimmt und so aus Gründen der Abmessungen und Bruchempfindlichkeit für industriellen Einsatz nicht geeignet.
Ausserdem -und dies gilt speziell für Interferometer- sind
sie nicht für in Bewegung befindliche Materialien vcrv.-endbar
(z.B. für mit grosser Geschwindigkeit aus einem Kaltwalzwerk austretende Feinbleche), denn sie bedingen einen
gewissen Kontakt zwischen dem Material und einem Messfühler bzw. einer transparenten Platte, wodurch die iiessung
praktisch unmöglich v/ird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, bei ?em
diese Nachteile ausgeschaltet sind.
las erfindungsgemässe Verfahren ist ix wesentlichen de.durch
gekennzeichnet, dass ein Bündel elektromagnetlocher Strahlen
von passender Wellenlänge una bekannter StUrke auf das
Flachmaterial, dessen Rauhigkeit gemessen werden soll, geleitet
v/ird in einer Richtung, die einen sehr kleinen Winkel (i) mit der Senkrechten zur Materi&lebene im Einfallspunkt
des Bündels bildet, und dass die Stärke der vom Material in einer Richtung, die mit der gleichen Senkrechten einen sehr kleinen ?/inkel (r) bildet, zurückgeworfenen
Strahlung gemessen wird, so dass sich der TertO* für die
Rauhigkeit nach der Formel:
errechnen lässt, in welcher:
— "5 —
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BAD ORfQINAL
I= die Otärke der reflektierten Strahlung in einer Richtung,
die einen Winkel (r) mit der Senkrechten in der Einfallsebene bildet, sowie- für Material mit einer
Rauhigkeit (Γ ,
I. = die Stärke der einfallenden Strahlung in einer Richtung, die einen '"inkel (i) mit der Senkrechten im
Auftrsffpunkt der Strahlen bildet,
I= die Stärke der reflektierten Strahlung in einer Richtung, die einen V'inkel (r) mit der Senkrechten in
der Einfallebene bildet, sowie für Material der
gleichen Substanz wie das üateri.-jl mit der Rauhigkeit
1Of jedoch mit einwandfrei glatter Oberfläche,
y(&) = die ex:erimentelle Relation im wesentlichen abhängig
von (T und von (r).
Nach dem erfindun.-sgenuiasen Verfahren sind die "Yinkel (i) und
(r) sehr klein und nach Möglichkeit gleich und uoll die
Wellenlänge λ der benutzten Strahlen eindeutig grosser sein
also', d.h.X^n CTbei n^ 2.
Nach einer vorteilhaften abgewandelten Ausführungform des
erfindunrsgem'issen Verfahrens führt man ausser der Kes.-ung
von I j und zu gleicher Zeit mit dieser eine zweite Lie:·sung
der reflektierten 3tral:lar.r durch, jedoch ■ diesmal in einer
Richtung, die mit der Senkrechten einen V/ihkel r +Ar
bildet, v.ro durch sich ein ',Vert I ,.rr- ergibt unj auster "en
der ",Verts' errechn-m lässt mittels eier Relation
wobei:
iP = eine ext erir.entell bestiniz-te und nur für einander LLLnliche
Sub3tra:.:en (z.B. Stühle) rültige Funktion.
3in grosser V::-t-;-iL dieser ab_:e "andelton Ausfuhr an." for"
bc-steht öaz-ir., d:;po die '.:ier «cleitcare R:lati.r. auci. r.ocl:
in der. JaILe 3-L'l:i~keit besitzt, da da? ..Laterif-l, des.3en
0 0 9 8 1V η 2Ul
Rauhigkeit gemessen werden soll, momentan durch eine Fremdsubstanz
in sehr geringer Dicke (z.B. Spuren von Wasser oder Öl), bedeckt ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist ganz besonders geeig- '
net zur Anwendung bei Flachprodukten, die sich mit grosser Geschwindigkeit in ihrer Längsrichtung fortbewegen, so
z.B. bei Blechen im Zuge ihrer Kaltwalzung, denn es genügt,
die vorbeschriebenen Messoperationen kontinuierlich durchzuführen und die solcherart erhaltenen Messwerte in
einen entsprechend programmierten Elektronenrechner in
Funktion der Relation ψ oder ^ . einzuspeisen, um sofort
und kontinuierlich den (jeweiligen Rauhigkeitswert für das Material zu erhalten.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass in der industriellen
Praxis diejenige Materialfläche, deren Rauhigkeit gemessen werden soll, zuweilen Verschiebungen unterworfen
ist, beispielsweise unter der Einwirkung von Stoss und Schlag, Schwingungen usw., wodurch die Werte für die
Winkel _i, r, r +Ar, eine Veränderung erfahren können, so
dass die Berechnungsbasis für QT fehlerhaft würde.
Um diesen Nachteil auszuschalten, wird die Sender-Empfänger-Gruppe
"r(s)" von Zeit zu Zeit in schwingende Drehung um den theoretischen Auftreffpunkt der Strahlen auf das Material
versetzt, dessen Fläche in diesem Augenblick als unbeweglich vorausgesetzt ist. Im Laufe dieser Drehbewegung,
deren Amplitude mindestens (i + r) erreicht, werden kontinuierlich die Werte I _, und I + Δτ fr Seinesaen un<^ angenommen,
dass das Maximum der gemessenen Reflektionswerte dem Fall entspricht, da die Senkrechte des Produktes im Auftreffpunkt
den Winkel (i + r) in zwei gleiche Teile unterteilt. Für genau diesen Punkt werden den Messwerten die
die Rauhigkeit vermittelnden Relationen beaufschlagt.
PATENTANSPRÜCHE
009817/1247 - 5 -
Claims (1)
192857?
Patentansprüche
Verfahren zur Messung der Rauhigkeit von Flachprodukten, wie beispielsweise von Blechen, dadurch gekennzeichnet;
dass ein Bündel elektromagnetischer Strahlen von passender Wellenlänge und bekannter Stärke auf das Material,
dessen Rauhigkeit gemessen werden soll, geleitet wird in einer Richtung, die einen sehr kleinen Winkel
(i) mit der Senkrechten auf die Materialebene bzw. -fläche im Einfallspunkt des Bündels bildet, und dass
die Stärke der vom Material in einer Richtung, die mit der gleichen Senkrechten einen sehr kleinen Winkel (r)
bildet, zurückgeworfenen Strahlung gemessen wird, so dass sich der Wert O für die Rauhigkeit errechnen
lässt nach der Formel:
1I
in welcher:
I = die Stärke der reflektierten Strahlung in einer Richtung, die einen Winkel (r) mit der Senkrechten
an der Oberfläche in der Einfallsebene bildet, sowie für Material mit einer RauhigkeitC 5
I^ = die Stärke der einfallenden Strahlung in einer
Richtung, die einen Winkel (i) mit der Senkrechten im Auftreffpunkt der Strahlen bildet,
Iro = die Stärke der reflektierten Strahlung in einer
Richtung, die einen Winkel (r) mit der Senkrechten in der Einfallsebene bildet, sowie für ein
Material der gleichen Substanz wie das Material mit der Rauhigkeit G", jedoch mit einwandfrei
glatter Oberfläche,
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ψ[^J- die experimentelle Relation im wesentlichen
abhängig von r und 6~,
sowie dass einerseits die Winkel (i) und (r) sehr klein
und möglichst gleich sind und andererseits die Wellenlänge Λ der benutzten Strahlen eindeutig grosser ist
als G" , d.h. Λ ^ η (Γ bei η ^2.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet3
dass ausser der Messung von I -<- und gleichzeitig mit
dieser zumindest eine weitere Messung der reflektierten Strahlen durchgeführt wird, jedoch diesmal in einer Richtung,
die mit der Senkrechten einen Winkel r + A r bildet 3 wodurch sich ein Wert I +. ^ ergbit und
ausserdem der Wert G' errechnen lässt mittels der Relation:
(r + Ar3(T )
wobei:
ι = eine experimentell bestimmte und nur für einander
ähnliche Substanzen gültige Punktion.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet3
dass die Sender-Empfänger-Gruppe "r(s)" in eine periodische schwingende Drehung, deren Amplitude zumindest
i + r erreicht, versetzt wird um den theoretischen Auftreffpunkt der Strahlen auf das Material, dessen
Fläche in diesem Augenblick als unbeweglich vorausgesetzt ist, dass die Werte I , I +» , für die Stärke
der reflektierten Strahlen kontinuierlich gemessen werden, und dasssdie solcherart ermittelten Relationen, die
als den Wert ^liefernd festgestellt wurden, jeweils in den Fällen angewandt und eingesetzt werden3 da ein Maximum
in den gemessenen Reflektionsstärken festgestellt
wird.
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If·-*
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet3
dass die Messungen genau wie die Errechnung von <O
kontinuierlich erfolgen.
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