RU1781537C - Method of measurement of surface roughness of articles and device to implement it - Google Patents

Method of measurement of surface roughness of articles and device to implement it

Info

Publication number
RU1781537C
RU1781537C SU904863436A SU4863436A RU1781537C RU 1781537 C RU1781537 C RU 1781537C SU 904863436 A SU904863436 A SU 904863436A SU 4863436 A SU4863436 A SU 4863436A RU 1781537 C RU1781537 C RU 1781537C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power
measuring
radiation
reflected
optical
Prior art date
Application number
SU904863436A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Савельевич Емельяненко
Иван Иванович Зайцев
Михаил Петрович Рыжков
Original Assignee
Институт электроники АН БССР
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт электроники АН БССР filed Critical Институт электроники АН БССР
Priority to SU904863436A priority Critical patent/RU1781537C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1781537C publication Critical patent/RU1781537C/en

Links

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано, в частности, дл  измерени  шероховатости поверхности издели . Цель изобретени  - расширение области использовани  способа за счет измерени  помимо среднеквадра- тической высоты h шероховатости поверхности, еще и R - коэффициента отражени  оптического излучени  (характеризует степень чистоты контролируемой поверхности), f - угла отклонени  поверхности от заданной плоскости (характеризует неплоскостность контролируемой поверх- ностиХВ способе измерени  шероховатости поверхности, заключающемс  в освещении контролируемой поверхности параллельным пучком монохроматического излучени  и измерении пространственного распределени  мощности отраженного излучени , освещение производ т излучением с заранее заданным распределением мощности в пучке, расшир ют отраженный пучок и измер ют его мощность в плоскости, перпендикул рной отраженному пучку, в точках с определенными координатами и по приведенным в за вке формулам определ ют значени  среднеквадратичной высоты неровностей , коэффициента отражени  и угла отклонени  контролируемой поверхности от заданной плоскости. В устройство, содержащее источник излучени , узел дл  креплени  и перемещени  пластины и блок измерени  мощности отраженного пучка, введен узел дл  расширени  отраженного пучка, блок измерени  мощности отраженного оптического пучка выполнен в виде матрицы из четырех фотоприемников, расположенных в определенном пор дке с диаметром фоточувствительной площадки, много меньшем рассто ни  между фотодиодами . 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил. V| 00 ел 00 VIThe invention relates to measuring technique and can be used, in particular, for measuring the surface roughness of a product. The purpose of the invention is the expansion of the scope of the method by measuring, in addition to the root-mean-square height h of the surface roughness, R and the reflectance of optical radiation (characterizes the degree of purity of the controlled surface), f is the angle of deviation of the surface from the given plane (characterizes the non-flatness of the controlled surface ХВ a method for measuring surface roughness, which consists in illuminating a controlled surface with a parallel beam of monochromatic radiation and measuring According to the spatial distribution of the reflected radiation power, the illumination is produced by radiation with a predetermined distribution of the power in the beam, the reflected beam is expanded and its power is measured in a plane perpendicular to the reflected beam, at points with defined coordinates and determined from the application formulas values of the root mean square height of the irregularities, reflection coefficient and angle of deviation of the surface to be monitored from a given plane. A unit for expanding the reflected beam, a unit for measuring the power of the reflected optical beam, and a unit for measuring the power of the reflected optical beam are made in the form of a matrix of four photodetectors arranged in a certain order with the diameter of the photosensitive area in a device containing a radiation source, a unit for mounting and moving the plate, and a unit for measuring the reflected beam , much smaller distance between the photodiodes. 2 sec and 1 z.p. f-ly, 2 ill. V | 00 eat 00 VI

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  бесконтактного измерени  шероховатости поверхности.The invention relates to measuring technique and can be used for non-contact measurement of surface roughness.

Известен способ вы влени  неровностей материалов, состо щий в освещении первым оптическим пучком поверхности эталонного отражающего материала, шероховатость которого предварительно уменьшают , причем часть этого излучени A known method of detecting roughness of materials, which consists in illuminating the first optical beam of the surface of the reference reflective material, the roughness of which is previously reduced, and part of this radiation

отражаетс  эталонной поверхностью, освещении вторым оптическим пучком поверхности образца, регистрации и измерении интенсивности первого и второго отраженных пучков с целью получени  первого и второго сигналов, соответствующих величине неровности. Недостатком данного способа  вл ютс  его ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что он позвол ет получать информацию только о величине неровности контролируемой поверхности. Кроме того, данный способ требует наличи  эталонного образца и обладает недостаточной точностью , поскольку не позвол ет учесть изме- нени  в величине отраженного сигнала, св занные с наличием неконтролируемых загр знений поверхности и непланарно- стью измер емой поверхности.reflected by the reference surface, illumination by the second optical beam of the sample surface, registration and measurement of the intensity of the first and second reflected beams in order to obtain the first and second signals corresponding to the roughness value. The disadvantage of this method is its limited functionality, due to the fact that it allows you to receive information only about the magnitude of the roughness of the surface being monitored. In addition, this method requires the presence of a reference sample and has insufficient accuracy, since it does not allow taking into account changes in the magnitude of the reflected signal associated with the presence of uncontrolled surface contamination and the non-planarity of the measured surface.

Известен способ оптической дефекте- скопии поверхности, заключающийс  в освещении поверхности оптическим излучением и измерении интенсивности отраженного излучени  в зоне, наход щейс  вне области отраженного света при отсутст- вии дефекта, но в зоне,наход щейс  в обла- сти отраженного света при наличии дефекта на позерхности образца. Недостатком данного способа  вл ютс  его ограниченные функциональные возможности, поскольку от позвол ет детектировать только наличие дефекта на поверхности и не позвол ет определ ть величину шероховатости или другие параметры, описывающие состо ние поверхности. Кроме того, данный способ пбз в ол  ет Определить только наличие определенным образом ориентированных дефектов , поскольку при другой их ориентации отраженное излучение может не попадать в зону, наход щуюс  в области отраженного света при наличии дефекта и выбранную заранее.There is a method of optical surface defectoscopy, which consists in illuminating the surface with optical radiation and measuring the intensity of the reflected radiation in a zone outside the region of reflected light in the absence of a defect, but in a zone located in the region of reflected light in the presence of a defect on sample surface. The disadvantage of this method is its limited functionality, since it only detects the presence of a defect on the surface and does not allow determining the roughness value or other parameters describing the state of the surface. In addition, this method makes it possible to determine only the presence of oriented defects in a certain way, since, with a different orientation, the reflected radiation may not fall into the zone located in the region of reflected light in the presence of a defect and selected in advance.

Из известных способов измерени  шероховатости поверхностей наиболее близким  вл етс  способ измерени  шероховатости гладких поверхностей, заключающийс  в том, что освещают поверхность издели  под острым углом параллельным пучком монохроматического излучени , определ ют интенсивность из- лучени , отраженного от поверхности изде- ли  в зеркальном направлении, определ ют интенсивность излучени , отраженного от поверхности издели  в направлении, отличном от зеркального, и по отношению мнтен- сивностей суд т о среднем квадратическом отклонении высот неровностей,  вл ющемс  параметром шероховатости. Недостатком данного способа  вл ютс  его низкие функциональные возможности, обусловлен- ные тем; что он позвол ет определ ть только параметр, св занный со значением среднеквадратической высоты неровностей h. Крбмё Того, он не позвол ет проводить непосредственное измерение значени  h, a требует проведени  сравнений с параметрами эталонных образцов. Данный способ обладает также низкой точностью, поскольку он не позвол ет учитывать вли ние неплоскостности поверхности на отношениеOf the known methods for measuring surface roughness, the closest is a method for measuring the roughness of smooth surfaces, which consists in illuminating the product surface at an acute angle with a parallel beam of monochromatic radiation, determining the intensity of radiation reflected from the product surface in the mirror direction, the intensity of radiation reflected from the surface of the product in a direction different from the mirror one, and the mean square deviation of roughness heights, which is a roughness parameter. The disadvantage of this method is its low functionality, due to the fact; that it only allows determining a parameter related to the value of the rms height of the irregularities h. In addition, it does not allow direct measurement of the value of h, and requires comparisons with the parameters of the reference samples. This method also has low accuracy, because it does not allow to take into account the effect of non-flatness of the surface on the ratio

интенсивностей отраженного излучени , а следовательно, и на определ емое значение h.the intensities of the reflected radiation and, therefore, by a definable value of h.

Известно устройство дл  оптического контрол  качества поверхности, содержащее источник света, фокусирующую оптическую систему, полупрозрачное зеркало, два фотоприемника, усилитель сигналов и компаратор . Недостатком данного устройства  вл ютс  его ограниченные функциональные возможности, поскольку при использовании двух регистрирующих отраженное излучение фотоприемников из сравнени  их сигналов можно определить только наличие дефектов на поверхности.A device for optical surface quality control is known, comprising a light source, a focusing optical system, a translucent mirror, two photodetectors, a signal amplifier and a comparator. The disadvantage of this device is its limited functionality, since when using two photodetectors detecting reflected radiation from a comparison of their signals, only the presence of defects on the surface can be determined.

Известно устройство дл  контрол  качества поверхности, содержащее источник излучени , оптическую систему и датчик нерегул рности отраженных от объекта контрол  сигналов, регистрирующее информацию о дефектах, если величина изменени  отраженного сигнала превышает определенный уровень. Недостатком данного устройства  вл ютс  его ограниченные функциональные возможности, поскольку оно позвол ет регистрировать только наличие дефектов на поверхности, величина которых превышает уровень и не дает информации о значении шероховатости или других параметров, характеризующих состо ние поверхности.A device for monitoring surface quality is known, comprising a radiation source, an optical system, and an irregularity sensor for signals reflected from the monitoring object, which records defect information if the magnitude of the change in the reflected signal exceeds a certain level. The disadvantage of this device is its limited functionality, since it only allows for the presence of defects on the surface, the magnitude of which exceeds the level and does not provide information about the value of roughness or other parameters characterizing the state of the surface.

Из известных устройств дл  измерени  шероховатости поверхности наиболее близким  вл етс  устройство дл  контрол  поверхности , содержащее источник когерентного оптического излучени , устройство дл  креплени  и перемещени  измер емой поверхности и решетку фотоприемников, расположенных симметрично вокруг узла зеркального отражени . Недостатком данного устройства  вл ютс  его ограниченные функциональные возможности , поскольку при симметрично относительно зеркально отраженного луча расположенной решетки фотоприемников отсутствие разностного сигнала между симметрично расположенными фотоприемниками не позволит получить информацию о коэффициенте отражени  излучени  и неплоскостности поверхности. Кроме того, с помощью данного устройства невозможно проводить измерени  движущихс  поверхностей , поскольку при перемещении пластины и последовательном способе считывани  сигнала с фотоприемников информаци  снимаетс  с различных точек пла- стины и поэтому принципиально невозможно количественно определ ть параметры , характеризующие данную точку (область) исследуемой поверхности. Например , шероховатость, угол прогиба, коэффициент отражени .Of the known devices for measuring surface roughness, the closest is a surface monitoring device comprising a coherent optical radiation source, a device for attaching and moving the measuring surface, and a photodetector array arranged symmetrically around the specular reflection assembly. The disadvantage of this device is its limited functionality, since with a symmetrically relatively specular beam of the array of photodetectors located, the absence of a difference signal between the symmetrically located photodetectors will not allow obtaining information about the reflection coefficient of radiation and non-flatness of the surface. In addition, using this device it is impossible to measure moving surfaces, since when moving the plate and sequentially reading the signal from the photodetectors, information is taken from various points of the plate and therefore it is fundamentally impossible to quantify the parameters characterizing a given point (region) of the surface under study. For example, roughness, deflection angle, reflection coefficient.

Целью предлагаемого изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей за счет одновременного определени  среднеквадратической высоты неровностей, коэффициента отражени  оптического излучени  и угла отклонени  контролируемой поверхности от заданной плоскости. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе измерени  шероховатости поверхности параллельным пучком монохроматического излучени  и измерении пространственного распределени  мощности отраженного от контролируемой поверхности излучени , освещение производ т оптическим излучением с заранее заданным распределением мощности в пучке, расшир ют отраженный пучок, измер ют мощность отраженного пучка в плоскости , перпендикул рной отраженному пучку, в точках с координатами (0, 0); (г, 0); (2г. 0); (0, г), определ ют значени  среднеквадратической высоты неровностей поверхности h, коэффициент отражени  оптического излучени  R и угол f отклонени  контролируемой поверхности от заданной плоскости дл  данной точки поверхности, перемещают контролируемую поверхность без изменени  ее ориентации и производ т измерени  величин h, R и f дл  любой точки поверхности по всей площади. Если освещение контролируемой поверхности производ т оптическим излучением с заранее заданным гауссовским распределением мощности в г)учке, значени  h, R и f определ ют по формуламThe aim of the invention is to expand the functionality by simultaneously determining the root-mean-square height of the irregularities, the reflection coefficient of the optical radiation and the angle of deviation of the controlled surface from a given plane. The goal is achieved in that in the known method for measuring surface roughness with a parallel beam of monochromatic radiation and measuring the spatial distribution of power reflected from a controlled surface of the radiation, the illumination is produced by optical radiation with a predetermined distribution of power in the beam, the reflected beam is expanded, the reflected beam power is measured in a plane perpendicular to the reflected beam, at points with coordinates (0, 0); (g, 0); (2g. 0); (0, d), the values of the root-mean-square height of the surface irregularities h, the reflection coefficient of optical radiation R and the angle f of deviation of the controlled surface from a given plane for a given point on the surface are determined, the controlled surface is moved without changing its orientation and measurements of h, R and f for any point on the surface over the entire area. If the controlled surface is illuminated with optical radiation with a predetermined Gaussian power distribution in d), the values of h, R and f are determined by the formulas

vFvF

Г (. -а.); 0) оG (. -A.); 0) about

R R

VirV2Virv2

2jrAiSiRHloVK2 -Ki2jrAiSiRHloVK2 -Ki

. Vx2 f arctg ( 2 ) . Vx2 f arctg (2)

-r K2-3Kir M 2 ( Ki +Кз ) ,-r K2-3Kir M 2 (Ki + KZ),

R KZ - KI y г l K2 - KI JR KZ - KI y g l K2 - KI J

о22Г2o22G2

К2-К1K2-K1

(6)(6)

где Vi, V2, Va, V4 - значени  мощности оптического пучка в точках с координатами (О, О); (г. 0); (2г, 0); (0, г) соответственно;where Vi, V2, Va, V4 are the values of the optical beam power at points with coordinates (O, O); (d. 0); (2g, 0); (0, g), respectively;

15fifteen

20twenty

2525

30thirty

3535

оabout

4545

50fifty

5555

V0 AoSiRHlo - значение мощности оптического пучка в точке с координатами (О, 0) в исходном пучке (без отражени  от контролируемой поверхности);V0 AoSiRHlo is the value of the power of the optical beam at the point with coordinates (0, 0) in the initial beam (without reflection from the surface being monitored);

г - рассто ние между центрами фотоприемников в матрице.d is the distance between the centers of the photodetectors in the matrix.

В устройство, содержащее источник оптического излучени , устройство дл  креплени  и перемещени  пластины, устройство измерени  мощности оптического отраженного пучка, дополнительно введены устройство расширени  отраженного пучка, а устройство измерени  мощности содержит матрицу из четырех фотоприемников, расположенных в узлах с координатами (О, О); (г, 0); (2г, 0); (0, г) с диаметром светочувствительной площадки d « г. In the device containing the optical radiation source, the device for fastening and moving the plate, the device for measuring the power of the optical reflected beam, a device for expanding the reflected beam is additionally introduced, and the power measuring device comprises an array of four photodetectors located at nodes with coordinates (O, O); (g, 0); (2g, 0); (0, g) with the diameter of the photosensitive area d «g

Авторами не обнаружено технических решений, содержащих совокупность отличительных признаков данного изобретени , в св зи с чем оно соответствует критерию существенные отличи .The authors have not found any technical solutions containing the totality of the distinguishing features of the present invention, in connection with which it meets the criterion of significant differences.

Сущность- предлагаемого способа заключаетс  в следующем. Участок контролируемой поверхности освещают параллельным пучком монохроматического излучени  и измер ют пространственное распределение мощности отраженного от контролируемой поверхности излучени . Благодар  введению в известный способ освещени  оптическим излучением с заранее заданным, например, гауссовским распределением мощности в пучке, расширению отраженного пучка, измерению мощности отраженного пучка в плоскости, перпендикул рной отраженному пучку, в точках с координатами (0, 0); (г. 0); (2г, 0); (0, г) и введению в устройство дополнительно устройства расширени  отраженного пучка, матрицы из четырех фотоприемников, расположенных в узлах с координатами (0, г); (г, 0); (2г, 0); (0, г) с диаметром светочувствительной площадки d « г, четырехканально- го аналого-цифрового преобразовател  и вычислительного устройства достигаетс  расширение функциональных возможностей способа за счет одновременного определени  значений среднеквадратическойThe essence of the proposed method is as follows. A portion of the surface to be monitored is illuminated with a parallel beam of monochromatic radiation, and the spatial distribution of the power reflected from the surface to be monitored is measured. By introducing into the known method of illumination with optical radiation with a predetermined, for example, Gaussian distribution of power in the beam, expanding the reflected beam, measuring the power of the reflected beam in a plane perpendicular to the reflected beam, at points with coordinates (0, 0); (d. 0); (2g, 0); (0, g) and introducing into the device an additional device for expanding the reflected beam, an array of four photodetectors located at nodes with coordinates (0, g); (g, 0); (2g, 0); (0, g) with a diameter of the photosensitive pad d г g, a four-channel analog-to-digital converter and a computing device, the functional capabilities of the method are expanded by simultaneously determining the mean square values

высоты неровностей поверхности h, коэффициента отражени  R и угла f отклонени  контролируемой поверхностей от заданной плоскости.the height of the surface roughness h, the reflection coefficient R, and the angle f of deviation of the controllable surfaces from a given plane.

Кроме того, предлагаемый способ и устройство позвол ют определить распределение указанных параметров по площади движущейс  поверхности.In addition, the proposed method and device allows determining the distribution of these parameters over the area of a moving surface.

, На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства, реализующего предлагаемый способ.In FIG. 1 shows a structural diagram of a device that implements the proposed method.

Прин ты следующие обозначени  на фиг. 1: 1 - источник монохроматического оптического пучка; 2 - измер ема  пластина; 3 - устройство креплени  и перемещени  измер емой пластины; 4 - устройство расширени  отраженного пучка; 5 - устройство измерени  мощности отраженного оптического пучка, состо щее из матрицы четырех фотоприемников; 6 - аналого-цифровой преобразователь; 7 - вычислительное устройство.The following notation is accepted in FIG. 1: 1 - source of a monochromatic optical beam; 2 - measurable plate; 3 - device for fastening and moving the measuring plate; 4 is a reflection beam expansion device; 5 is a device for measuring the power of a reflected optical beam, consisting of an array of four photodetectors; 6 - analog-to-digital Converter; 7 - computing device.

На фиг. 2 приведено пространственное расположение матрицы фотоприемников относительно отраженного от измер емой поверхности пучка, где:In FIG. 2 shows the spatial arrangement of the matrix of photodetectors relative to the beam reflected from the measured surface, where:

8 - направление распространени  отраженного пучка;8 shows the direction of propagation of a reflected beam;

9, 10, 11. 12 - четыре фотоприемника матрицы устройства измерени  мощности отраженного оптического пучка.9, 10, 11. 12 - four photodetectors of a matrix of a device for measuring the power of a reflected optical beam.

Определение указанных выше параметров , характеризующих состо ние измер емой поверхности, описано на следующих принципах.The determination of the above parameters characterizing the state of the measured surface is described on the following principles.

Известно, что интенсивность зеркально отраженного излучени  з от поверхности со средней высоты неровностей может быть записана в видеIt is known that the intensity of specularly reflected radiation from a surface from an average height of irregularities can be written as

з Rio exp(-K cos2 fl ),C Rio exp (-K cos2 fl),

(7)(7)

где R - коэффициент отражени ;where R is the reflection coefficient;

Я- длина волны падающего излучени ;I is the wavelength of the incident radiation;

К 9,8 - эмпирический коэффициент;K 9.8 - empirical coefficient;

в - угол падени  излучени  на поверхность .c is the angle of incidence of radiation on the surface.

Источник монохроматического излучени  генерирует пучок с известным, например , гауссовским распределением мощности в пучкеA monochromatic radiation source generates a beam with a known, for example, Gaussian distribution of power in the beam

, 2л: , х2+у2 .2l:, x2 + y2.

0-1„2 ) 0-1 „2)

0000

ейher

(8)(8)

где г - рассто ние от оси пучка;where r is the distance from the beam axis;

оь - параметр, характеризующий радиальное распределение мощности в пучке. После отражени  оптического пучка от шероховатой поверхности распределение мощности в пучке имеет видob is a parameter characterizing the radial distribution of power in the beam. After reflection of the optical beam from a rough surface, the power distribution in the beam has the form

Up(х, у)- (MlYl) (9)Up (x, y) - (MlYl) (9)

СПJoint venture

Преобразовав выражени  (7)-(9). можно показать, что среднеквадратическа  высота неровностей отражающей поверхности св зана со значени ми параметров оь и а со- отношениемBy converting expressions (7) - (9). it can be shown that the root-mean-square height of the roughnesses of the reflecting surface is related to the values of the parameters a and a by the ratio

InIn

0101

К cos2 6| a°To cos2 6 | a °

(10)(10)

20 Мощность излучени , попадающего на фотоприемники матрицы, изображенной на фиг. 2, можно записать в следующем виде;20 The power of radiation incident on the photodetectors of the matrix depicted in FIG. 2, can be written as follows;

loR -fpexp (Дх2 + Ay2 loR -fpexp (Dx2 + Ay2

):):

l2 loR-fpexp l2 loR-fpexp

(r-Axf+Ду2 eft(r-Axf + DN2 eft

()()

, , „ 2  , (2г-Ах )2+Ду2 ,. l3 loR-7 exp ,,, 2, (2r-Ax) 2 + Dn2,. l3 loR-7 exp,

0101

3535

2 - 2 -

1  1

После преобразовани  выражений (11)After transforming expressions (11)

с учетом (7)-(10)получаем формулы ОН6) дл  определени  значений среднеквадрати- ческой высоты неровностей поверхности, коэффициента отражени  и угла отклонени  контролируемой поверхности от заданнойtaking into account (7) - (10), we obtain the formulas OH6) for determining the values of the rms height of the surface irregularities, the reflection coefficient and the angle of deviation of the controlled surface from a given

плоскости.the plane.

Устройство дл  осуществлени  предлагаемого способа работает следующим образом . Источник монохроматического параллельного оптического пучка 1 освещает участок поверхности, контролируемой движущиес  поверхности 2, котора  перемещаетс  с помощью устройства креплени  и перемещени  3. Отраженное от поверхности оптическое излучение расшир етс  сA device for implementing the proposed method operates as follows. The source of the monochromatic parallel optical beam 1 illuminates a portion of the surface controlled by the moving surface 2, which is moved by the fastening and moving device 3. The optical radiation reflected from the surface expands with

помощью устройства 4 и падает на поверхность матрицы фотоприемников 5, расположенной перпендикул рно направлению распространени  отраженного оптического излучени  в соответствии с фиг. 2. Аналоговый электрический сигнал от каждого из четырех фотоприемников матрицы поступает на вход аналого-цифрового преобразовател  6. С выхода преобразовател  6 цифровой сигнал поступает на вход вычислительного устройства 7. где он обрабатываетс  в соответствии с выражени ми (1) дл  получени  значений параметров h, R., f.by means of the device 4 and falls on the surface of the array of photodetectors 5 located perpendicular to the propagation direction of the reflected optical radiation in accordance with FIG. 2. An analog electrical signal from each of the four photodetectors of the matrix is input to an analog-to-digital converter 6. From the output of converter 6, the digital signal is fed to the input of computing device 7. where it is processed in accordance with expressions (1) to obtain the values of the parameters h, R., f.

Claims (3)

Формула изобретени The claims 1,Способ измерени  шероховатости поверхности издели , заключающийс  в том, что освещают контролируемую поверхность параллельным пучком монохроматического излучени , определ ют пространственное распределение мощности отраженного от контролируемой поверхности излучени  и измер ют среднеквадратическую высоту h шероховатости поверхности, отличающийс  тем, что, с целью расширени  области использовани  способа, освещение производ т оптическим излучением с заданным распределением мощности в пучке, расшир ют отраженный пучок, измер ют мощность отраженного пучка в плоскости, перпендикул рной к отраженному пучку, в точках с координатами 0, 0; г, 0; 2г, 0; 0, г, по которой производ т измерение средне- квадратической высоты h неровности поверхности , коэффициента R отражени  и угла f отклонени  контролируемой поверхности от заданной плоскости дл  данной точки поверхности, перемещают контролируемую поверхность без изменени  ее ориентации и производ т измерение величин h, R и f дл  любой точки поверхности по всей площади, где г - рассто ние между точками на плоскости, перпендикул рной к отражен-, ному пучку, в которых измер ют мощность отраженного пучка.1, a Method for measuring the surface roughness of a product, which consists in illuminating the controlled surface with a parallel beam of monochromatic radiation, determining the spatial distribution of the power of the radiation reflected from the controlled surface and measuring the root-mean-square height h of the surface roughness, characterized in that, in order to expand the field of use of the method, illumination is produced by optical radiation with a given distribution of power in the beam, the reflected beam is expanded, measuring dissolved power of the reflected beam in the plane perpendicular to the reflected beam, the points with coordinates 0, 0; g, 0; 2g, 0; 0, g, by which the root-mean-square height h of the surface roughness, the reflection coefficient R and the deviation angle f of the controlled surface from a given plane for a given point on the surface are measured, the controlled surface is moved without changing its orientation, and the values of h, R and f for any point on the surface over the entire area, where r is the distance between points on a plane perpendicular to the reflected beam, in which the power of the reflected beam is measured. 2.Способ по п. 1,отличающийс  тем, что используют в качестве оптического излучени  с заданным распределением мощности в пучке оптический пучок с гаус- совским распределением мощности и определ ют значени  h, R и f по формулам2. The method according to claim 1, characterized in that an optical beam with a Gaussian power distribution is used as optical radiation with a given power distribution in the beam and the values of h, R and f are determined by the formulas и 1 у u r I and 1 u u r I ь-- 0 --агЧ -фb-- 0 - гдеWhere y effi1y effi1 2М, 5, RH 2M, 5, RH 1010 r K2-3Kiг м 2(К1+Кз) ,r K2-3Kig m 2 (К1 + Кз), x R K2 - Ki y R l K2 - Ki J x R K2 - Ki y R l K2 - Ki J 15fifteen 2Г2 2G2 K2 - Ki K2 - Ki Ki ln-Ј20Ki ln-Ј20 V2VaV2va Kz ln v-F Кз ln WKz ln v-F Kz ln W Vi, Va, Va, VA - значени  мощности оптического пучка в четырех указанных выше точках;Vi, Va, Va, VA are optical beam power values at the four points indicated above; угол падени  излучени  на поверхности оптического пучка в точке с координатами; angle of incidence of radiation on the surface of the optical beam at a point with coordinates; V0 AiSiRnlo - значение мощности в падающем пучке;V0 AiSiRnlo - value of power in the incident beam; °° параметр, характеризующий радиальное расположение мощности в пучке; А-длина волны падающего излучени , °° parameter characterizing the radial arrangement of power in the beam; A is the wavelength of the incident radiation, 3. Устройство измерени  шероховатости поверхности издели , содержащее источник монохроматического оптического излучени , узел дл  креплени  и перемещени  измер емого издели  и блок измерени  мощности отраженного пучка, отличающеес  тем, что оно снабжено узлом дл 3. A device for measuring the surface roughness of a product, comprising a monochromatic optical radiation source, a unit for attaching and moving the measured product, and a reflected beam power measuring unit, characterized in that it is provided with a unit for расширени  отраженного пучка, установленного по ходу излучени  перед блоком измерени  мощности отраженного пучка, выполненным в виде матрицы из четырех фотоприемников с координатами 0, 0; г, 0;expanding the reflected beam, installed along the radiation in front of the reflected beam power measuring unit, made in the form of a matrix of four photodetectors with coordinates 0, 0; g, 0; r|J. 0; 0, г1 и диаметром d светочувствительной площадки, причем d « г , где г1 - рассто ние между центрами соседних фотоприемников в матрице.r | J. 0; 0, r1 and diameter d of the photosensitive area, with d «r, where r1 is the distance between the centers of adjacent photodetectors in the matrix. tt 22 xx нn 0ua20ua2 te,7te 7
SU904863436A 1990-07-10 1990-07-10 Method of measurement of surface roughness of articles and device to implement it RU1781537C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904863436A RU1781537C (en) 1990-07-10 1990-07-10 Method of measurement of surface roughness of articles and device to implement it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904863436A RU1781537C (en) 1990-07-10 1990-07-10 Method of measurement of surface roughness of articles and device to implement it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1781537C true RU1781537C (en) 1992-12-15

Family

ID=21534503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904863436A RU1781537C (en) 1990-07-10 1990-07-10 Method of measurement of surface roughness of articles and device to implement it

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1781537C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР NJ 815492.кл. G 01 В 11/30,1979. Патент GB № 1592511, кл. G01 В 21/47, 1970. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4340306A (en) Optical system for surface topography measurement
US6055329A (en) High speed opto-electronic gage and method for gaging
US4147052A (en) Hardness tester
US4714348A (en) Method and arrangement for optically determining surface profiles
RU94026774A (en) Method and device for inspection of glass
US4387994A (en) Optical system for surface topography measurement
US4845356A (en) Apparatus and method for surface inspection with test and reference channel comparison
CA2136886A1 (en) Apparatus, system and method for real-time wafer temperature measurement based on light scattering
SE8301574D0 (en) APPLICATION FOR OPTICAL EXAMINATION OF FOREMAL
CN1225720A (en) Optical measurement
ATE88560T1 (en) ARRANGEMENT FOR THE OPTICAL DETECTION OF SPATIAL UNEVENNESSES IN THE STRUCTURE OF AN OBJECT TO BE EXAMINED.
EP0179935B1 (en) Interferometric thickness analyzer and measuring method
RU1781537C (en) Method of measurement of surface roughness of articles and device to implement it
US4954722A (en) Scanning scattering microscope with hemispherical mirror and microfocused beam
Abuazza et al. Analysis of surface defects using a novel developed fiber-optics laser scanning system
SU1330463A1 (en) Noncontact optical method of determining the height of surface roughness
JP2541197Y2 (en) Interference shape measuring instrument
JPS62119439A (en) Measurement of etched pit on monocrystalline surface
WO1992008104A1 (en) Apparatus for generating surface topographical images
SU1747899A1 (en) Surface microgeometry testing method
SE7908068L (en) SET AND DEVICE FOR OPTICAL CONTROL OF MILL PRODUCTS
Tiziani Optical methods for surface measurements: state of the art
SU1379617A1 (en) Method of checking surface finish
SU1597532A1 (en) Device for checking diameter of translucent fibers
Kozuki et al. A hybrid sensor for the measurement of a wide range of longitudinal surface displacement based on laser reflection and scattering