RU1790739C - Method of measuring article surface roughness - Google Patents
Method of measuring article surface roughnessInfo
- Publication number
- RU1790739C RU1790739C SU904823135A SU4823135A RU1790739C RU 1790739 C RU1790739 C RU 1790739C SU 904823135 A SU904823135 A SU 904823135A SU 4823135 A SU4823135 A SU 4823135A RU 1790739 C RU1790739 C RU 1790739C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- reflected
- surface roughness
- roughness
- measuring
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике, а именно к косвенным бесконтактным оптическим методам измерени шероховатости поверхности, и может быть использовано в машиностроении и точном приборостроении. Цель изобретени - повышение точности измерени и расширение диапазона измер емых шероховатостей (от 0,06 до 0,8-1 мкм) путем исключени диффузной составл ющей отраженного от шероховатой поверхности излучени . Способ заключаетс в том, что на исследуемой поверхности фокусируют излучение и в зеркальном направлении принимают отраженное излучение, определ ют относительный коэффициент зеркального отражени , а по нему суд т о шероховатости издели , с целью исключени диффузной составл ющей отраженного излучени используют пол ризованное излучение , а перед фотоприемником размещают пол ризатор, замеры производ т при двух ортогональных положени х пол ризатора и наход т зеркальную составл ющую отраженного излучени . 1 ил. ел СThe invention relates to measuring technique, namely to indirect non-contact optical methods for measuring surface roughness, and can be used in mechanical engineering and precision instrumentation. The purpose of the invention is to increase the measurement accuracy and expand the range of measured roughnesses (from 0.06 to 0.8-1 microns) by eliminating the diffuse component of the radiation reflected from the rough surface. The method consists in focusing radiation on the surface to be studied and receiving reflected radiation in the mirror direction, determining the relative coefficient of mirror reflection, and using it the roughness of the product is judged in order to exclude the diffuse component of the reflected radiation using polarized radiation, and before A polarizer is placed with a photodetector, measurements are made at two orthogonal positions of the polarizer, and the specular component of the reflected radiation is found. 1 ill. ate with
Description
Изобретение относитс к измерительной технике, а именно к косвенным бесконтактным оптическим методам измерени шероховатости поверхности, и может быть использовано в машиностроении и точном приборостроении.The invention relates to measuring technique, namely to indirect non-contact optical methods for measuring surface roughness, and can be used in mechanical engineering and precision instrumentation.
Широко известен способ измерени шероховатости поверхности, основанный на св зи параметров шероховатости и интенсивности отраженного от нее светового потока , рефлектометрический способ измерени параметров шероховатости,A method of measuring surface roughness is widely known, based on the relationship between the roughness parameters and the intensity of the light flux reflected from it, a reflectometric method for measuring roughness parameters,
Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс , выбранный в качестве прототипа, рефлектометрический способ с нормальным падением излучени ,Closest to the invention in technical essence is a reflectometry method with a normal incidence of radiation, selected as a prototype.
при котором свет от источника излучени с помощью объектива, отража сь от светоделител , направл етс под пр мым углом к поверхности образца сравнени или исследуемой шероховатой поверхности, отраженный от поверхности пучок, в нормальном к ней направлении, фокусируетс приемным объективом на фотоприемникз, шероховатость определ етс по относительному коэффициенту зеркального отражени .in which the light from the radiation source using the lens reflected from the beam splitter is directed at a right angle to the surface of the reference sample or the studied rough surface, the beam reflected from the surface in the normal direction to it, the receiving lens focuses on the photodetector, the roughness is determined by the relative coefficient of specular reflection.
Недостатком известных способов вл етс недостаточна точность измерений.A disadvantage of the known methods is the lack of measurement accuracy.
При нормальном падени.и параметры шероховатости наход т из соотношени During normal fall, the roughness parameters are found from the relation
(7)2,(1)(7) 2, (1)
4 Ю О 4 СО Ю4 S O 4 S O S
55
где /оз - относительный коэффициент зеркального отражени ;where / oz is the relative coefficient of specular reflection;
Я- длина волны используемого излучени ;I is the wavelength of the radiation used;
о - среднее квадратичное отклонение случайной функции, описывающей шероховатую поверхность исследуемой детали,about - the root mean square deviation of the random function that describes the rough surface of the investigated part,
Реально же относительный коэффициент зеркального отражени включает в себ часть диффузий составл ющей отраженного излучени , кртрра регистрируетс при- емйой системойреального прибораIn reality, the relative coefficient of specular reflection includes a part of the diffusion of the component of the reflected radiation, the radiation is recorded by the receiving system of the real device
Л JTO4L JTO4
|г Л«ч2п ,| g L «ch2n,
fh ехр - (-т-Г +fh exp - (-t-g +
(2)(2)
где m - среднее квадратичное отклонение углов наклона микрограней;where m is the mean square deviation of the angles of inclination of the micro faces;
Д#1 - аппертурный угол приемной части прибора.D # 1 - aperture angle of the receiving part of the device.
Первое слагаемое в правой части формулы 2 определ ет когерентную часть отраженного излучени ,рк, а второе - ту часть диффузно-отраженного излучени , рл, котора регистрируетс в пределах угла А#1The first term on the right-hand side of formula 2 defines the coherent part of the reflected radiation, pk, and the second term defines the part of the diffuse reflected radiation, pk, which is detected within the angle A # 1
РЗ р + Рл (3)RE p + RL (3)
Наличие диффузной составл ющей приводит к снижению точности известного способа . Диффузна составл юща зависит от соотношени о/Я и аппертурного угла Д#1. При шероховатости, при которой о/Я сравнимо или больше единицы, известный метод становитс неработоспособным. Кроме того, в известном методе с целью уменьшени рд уменьшают А01, что приводит к снижению величины принимаемого потока излучени , а следовательно, снижаетс соотношение сигнал/шум и порогова чувствительность способа.The presence of a diffuse component reduces the accuracy of the known method. The diffuse component depends on the ratio o / H and the aperture angle A # 1. With a roughness at which the O / R is comparable to or greater than unity, the known method becomes inoperative. In addition, in the known method, in order to reduce the RD, A01 is reduced, which leads to a decrease in the received radiation flux, and therefore, the signal to noise ratio and the threshold sensitivity of the method are reduced.
Цель изобретени - повышение точности измерений и расширение диапазона измер емых шероховатостей.The purpose of the invention is to increase the accuracy of measurements and expand the range of measured roughnesses.
Поставленна цель достигаетс тем, что в известном способе измерени шероховатости , в котором облучают многохроматическим излучением поочередно поверхность образца сравнени и поверхность контролируемого издели , определ ют величины интенсивностей отраженного от поверхностей в зеркальном направлении излучени и измер ют шероховатость поверхности издели , с целью повышени точности измерени и расширени диапазона измер емых шероховатостей, используют при облучении линейно пол ризованное излучение , а при приеме излучени - анализатор , определение величин интенсивностей провод т при двух взаимно ортогональных положени х анализатора, при одном из которых совпадают направление оси анализатора и направление вектора пол ризации излучени , а при другом - они ортогональны , определ ют разницу величин интенсив- ностей дл поверхности контролируемого издели и поверхности образца сравнени и по их отношению производ т измерение шероховатости поверхности издели .The goal is achieved in that in the known method of measuring roughness, in which the surface of the reference sample and the surface of the controlled product are irradiated with polychromatic radiation alternately, the intensities of the radiation reflected from the surfaces in the mirror direction are determined and the surface roughness of the product is measured in order to increase the measurement accuracy and expanding the range of measured roughnesses, use linearly polarized radiation when irradiating, and when receiving radiation - the analyzer, the determination of the intensity values is carried out at two mutually orthogonal positions of the analyzer, one of which coincides with the direction of the analyzer axis and the direction of the radiation polarization vector, and with the other they are orthogonal, determine the difference in intensity values for the surface of the controlled product and the surface the reference sample and the ratio of the surface roughness of the product is measured.
На чертеже приведена принципиальна The drawing shows the principal
00
схема устройства дл реализации предлагаемого способа.scheme of a device for implementing the proposed method.
Устройство содержит источник излучени 1, пол ризатор 2, фокусирующую линзу 3, светоделитель 4, которые составл ютThe device comprises a radiation source 1, a polarizer 2, a focusing lens 3, a beam splitter 4, which comprise
5 ветвь подсвета, приемную линзу 6, анализатор 7, фотоприемник 8, которые составл ют измерительную ветвь устройства.5, a backlight branch, a receiving lens 6, an analyzer 7, a photodetector 8, which make up the measuring branch of the device.
Предлагаемый способ реализуетс следующим образом.The proposed method is implemented as follows.
0Излучение от источника 1 проходит пол ризатор 2 и фокусирующую линзу 3, отразившись от светоделител 4, излучение направл етс нормально к поверхности образца сравнени или исследуемой детали 5.0 The radiation from the source 1 passes through the polarizer 2 and the focusing lens 3, reflected from the beam splitter 4, the radiation is directed normally to the surface of the reference sample or the test piece 5.
5 Отразившись от шероховатой поверхности, излучение проходит светоделитель 4 и собираетс приемной линзой 6, за которой расположен анализатор 7, способный занимать два взаимоортогональных положени . При0 н тое излучение преобразуетс фотоприемником 8 в электрический сигнал. Провод т замеры коэффициентов зеркального отражени при двух положени х анализатора дл исследуемой поверхности и образца5 Reflecting from a rough surface, radiation passes through a beam splitter 4 and is collected by a receiving lens 6, behind which there is an analyzer 7 capable of occupying two mutually orthogonal positions. The received radiation is converted by the photodetector 8 into an electrical signal. Mirror coefficients are measured at two positions of the analyzer for the test surface and sample
5 сравнени , по полученным результатам определ ют зеркальную составл ющую отраженного излучени и по ней суд т о шероховатости издели . Дл реализации способа измерени шероховатости без об0 разца сравнени замеры провод т не менее чем дл двух различных монохроматических источников излучени с разными длинами волн.5 of the comparison, the mirror component of the reflected radiation is determined from the results obtained and the roughness of the product is judged from it. To implement a roughness measurement method without a comparison sample, measurements are taken for at least two different monochromatic radiation sources with different wavelengths.
Реализаци предлагаемого способа по5 звол ет повысить точность измерений, иск- лючив ошибку, вызванную наличием диффузной составл ющей в отраженном излучении , Кроме этого, такое исключение диффузной составл ющей расшир ет диа0 пазон измер емых шероховатостей рефлек- тометрическим способом. Предлагаемый способ может быть реализован при существенно больших значени х аппертурных углов приемной части устройства, аThe implementation of the proposed method 5 improves the accuracy of measurements by eliminating the error caused by the presence of a diffuse component in the reflected radiation. In addition, this exclusion of the diffuse component broadens the range of measured roughnesses by the reflectometric method. The proposed method can be implemented with significantly larger aperture angles of the receiving part of the device, and
5 следовательно, повышаетс соотношение сигнал/шум, что также ведет к увеличению общей точности измерений. Исключение использовани образца сравнени позвол ет увеличить точность измерений и ускорить их проведение т.к. механическое перемещение образцов можно заменить на электрическое включение и выключение соответствующих источников света, например свето- диодов разного цвета свечени .5, therefore, the signal-to-noise ratio is increased, which also leads to an increase in the overall measurement accuracy. The elimination of the use of the reference sample allows to increase the accuracy of measurements and to speed up their implementation since the mechanical movement of the samples can be replaced by the electrical switching on and off of the corresponding light sources, for example, LEDs of different colors of the glow.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904823135A RU1790739C (en) | 1990-05-03 | 1990-05-03 | Method of measuring article surface roughness |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904823135A RU1790739C (en) | 1990-05-03 | 1990-05-03 | Method of measuring article surface roughness |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1790739C true RU1790739C (en) | 1993-01-23 |
Family
ID=21513034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904823135A RU1790739C (en) | 1990-05-03 | 1990-05-03 | Method of measuring article surface roughness |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1790739C (en) |
-
1990
- 1990-05-03 RU SU904823135A patent/RU1790739C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Обрадович К.А., Солодухо Ф.М. Рефлек- тометрический метод измерени шероховатости поверхности. - Измерительна техника, 1975, № 1, с.36-38. Viliers Philippe. Surface Roughness Meter. - Pat. USA, cl. 88-14, № 3.336.833, 1967, p.6. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2014202103A1 (en) | Apparatus For Detecting A 3D Structure Of An Object | |
KR920016823A (en) | Optical instrumentation for determining surface properties | |
JPS63201507A (en) | Method of measuring thickness of layer and method and means for measuring fixed interaction by using said method | |
EP0762077B1 (en) | System for measuring film thickness | |
EP0396409A3 (en) | High resolution ellipsometric apparatus | |
JPS5977319A (en) | Method and device for measuring ultrasonic surface wave | |
CA1141190A (en) | Apparatus for determining the refractive index profile of optical fibres | |
RU1790739C (en) | Method of measuring article surface roughness | |
SU1747877A1 (en) | Interference method of measurement of the semiconductor layer thickness | |
JP2533514B2 (en) | Depth / thickness measuring device | |
SU1384218A3 (en) | Method of comparing optical properties of two specimens | |
JPH0290037A (en) | Simultaneous measuring system for speed, diameter and refractive index of particle by multiple focal point method using laser | |
SU1456779A1 (en) | Method and apparatus for measuring parameters of roughness of slightly rough surface | |
US20200182607A1 (en) | Dual-sensor arrangment for inspecting slab of material | |
Bienert et al. | High-precision measurement of the period chirp of pulse compression gratings | |
US5100227A (en) | Translation insensitive keratometer using moire deflectometry | |
RU2148790C1 (en) | Method and device for precise contactless measurement of distance between surfaces | |
RU1810751C (en) | Method of measuring article surface roughness | |
SU1379610A1 (en) | Spherometer | |
SU872959A1 (en) | Touch-free photometric method of measuring transparent sample roughness height | |
SU1702179A1 (en) | Method of determining part surface roughness | |
SU815492A1 (en) | Method of measuring roughness of super-smooth surfaces | |
JP2924754B2 (en) | Optical differential velocity meter | |
SU1693369A1 (en) | Device for detection of zero position of object | |
SU1712781A1 (en) | Device for contact-free quality control of treated surface of articles |