RU1796897C - Устройство дл контрол шероховатости поверхности издели - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  контрол  шероховатости поверхности издели . Цель изобретени  - повышение точности контрол  за счёт того, что интенсивность оптического сигнала на входе фотопреобразоватёд  не зависит от поворота осветител  вокруг оптической оси, в результате чего устройство нечувствительно к направлению шероховатости поверхности издели . Устройство содержит осветитель 1, выполненный в виде источника непол рйзо ванного и/или пол ризованного по кругу излучени , фотопреобразователь 2, регистратор 3, управл емой ключ 4, блок 5 сравнени  и источник 6 опорного напр жени . Выход фотопреобразовател  2 соединен, с входом регистратора 3 и одним из входов блока 5 сравнени . Второй вход блока 5 сравнени  соединен с выходом источника 6 опорного напр жени , а выход блока 5 сравнени  - с входом управл емого ключа 4. 4 ил.:

Description

Фиг.

Изобретение относитс  к технике оптических измерений и может быть использова- но дл  контрол  шероховатости поверхности издели .

Известно устройство дл  контрол  шероховатости поверхности издели , содержащее столик дл , размещени  контролируемого издели  с возможностью поворота по углу и по азимуту, последовательно установленные под заданным углом к контролируемому изделию источник излучени  и пол ризатор, а в направлении зеркального отражени  последовательно установленные анализатор и фоторегистратор , причем пол ризатор и анализатор установлены с возможностью поворота вокруг оптической оси..

Однако в процессе проведени  контрол  шероховатости поверхности издели  необходимо осуществл ть вращение анализатора вокруг оптической оси, что ог- .раничивает быстродействие устройства и, следовательно, снижает производительность контрол .

Использование последовательно установленных пол ризатора и анализатора приводит к снижению точности контрол  вследствие ослаблени  этими элементами оптического сигнала на входе фоторегистратора .

Точность контрол  зависит от ориентации плоскости пол ризации излучени  на выходе пол ризатора относительно шероховатой поверхности.

Наиболее близким по технической сущности к за вл емому решению  вл етс  устройство , которое может быть использовано дл  контрол  шероховатости поверхности издели , содержащие осветитель , фотопреобразователь, соединенный с регистратором, управл емый ключ, блок сравнени  и источник опорного напр жени , выход которого св зан с одним из входов блока сравнени , второй вход которого св зан с выходом преобразовател , при этом выход блока сравнени  подключен к управл емому ключу.

Недостаток прототипа состоит в том, что точность контрол  шероховатости поверхности изде ли  зависит от ориентации., азимута пол ризации излучени  осветител   относительно направлени  шёроховатостги, совпадающего с направлением шлифовани  и полировани  издели . Так, например, поворот на 90° плоскости пол ризации линейно-пол ризованного излучени , падающего на шероховатую поверхность I класса, приводит к изменению интенсивности отраженного сигнала на 20% и тем самым к

соответствующему.снижению точности контрол  шероховатости поверхности,

Целью изобретени   вл етс  повышение точности контрол  шероховатости по5 верхности издели .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  контрол  шероховатости поверхности издели , содержащем осветитель , фотопреобразователь, соединенный с

регистратором, управл емый ключ, блок сравнени  и источник опорного напр жени , выход которого св зан с одним из входов блока сравнени , второй вход которого

; св зан с выходом фотопреобразовател ,

5 выход блока сравнени  подключен к управл емому клю у, осветитель выполнен в виде источника непол ризованного и/.или пол ризованного по кругу излучени .

При этом дл  шероховатой поверхности

0 II класса при 1,5 мВт мощности излучени  осветител  на длине волны 0.63 мкм и при фотопреобразователе на базе фотодиода ФД-24К погрешность контрол  снижаетс  в 4 раза и составл ет 5%.

5 На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2-4 - примеры конкретного выг полнени  - блок-схемы.

Устройство дл  контрол  шероховатости поверхности издели , блок-схема кото0 рого приведена на фиг.1. содержит осветитель 1, выполненный в виде источника непол ризованного и/или пол ризованного по кругу излучени , фотопреобразователь 2, регистратор 3, уп5 равл емый ключ 4, блок 5 сравнени  и источник 6 опорного напр жени . Выход фотопреобразовател  2 соединен с входом регистратора 3 и одним из входов блока 5 сравнени . Второй вход блока 5 сравнени 

0 соединен с выходом источника б опорного .... напр жени , а выход блока .5 сравнени  - с входом управл емого ключа 4.

На фиг,2 приведена блок-схема примера конкретного выполнени  предложенного

5 устройства, реализующего схему, представленную на фиг.1. В этой схеме осветителем 1  вл етс  лазер, излучающий непол ризо- ваиное излучение, фотопреобразователь 2 содержит фотоприемник 7, подключенный к

0 электронному усилителю 8, регистратор 3 состоит из последовательно соединенных вычислител  9 и индикатора 10 шероховатости поверхности издели , а блок 5 сравнени  выполнен в виде компаратора и

5 управл емый ключ 4-е виде реле. Источник 6 опорного напр жени  выполнен в виде стабилизированного блока напр жени  с возможностью регулировки выходного напр жени - . А

Другой пример конкретного выполнени , реализующего схему, приведенную на фиг.1, представлен блок-схемой на фиг.З. В отличие от. устройства по фи г. 2, осветитель 1 выполнен из оптически св занных последовательно лазера 11, излучающего непол ризованное излучение, оптического ответвител  12, изготовленного из стекла, и блока 13 токовой стабилизации мощности, подключенного к лазеру 11. За оптическим ответвмтелем 12 установлена четвертьволнова  фазова  пластинка 14, ось обыкновенного , л/уча которой ориентирована под углом 45° к плоскости падени  излучени  на оптический тветвитель 12.

На фиг. 4 приведена блок-схема примера конкретного исполнени  устройства по фиг.1, в которой осветитель 1 выполнен из последовательно установленных лазера 11 линейно-пол ризованного излучени  и четвертьволновой фазовой пластинки 14, ось обыкновенного .луча которой ориентирована под углом 45° к плоскости пол ризации излучени  лазера 11.

Предлагаемое устройство (фиг.1) работает следующим образом.

Непол ризованное и/или пол ризованное по кругу излучение осветител  1, отраженное контролируемой поверхностью издели , направл етс  на фотопреобразователь 2, электрический сигнал которого одновременно фиксируетс  регистратором 3 и поступает на один из входов блока 5 сравнени . На другой вход блока 5 сравнени  от источника б подаетс  опорное напр жение, установленное до измерени  путем предварительной калибровки по известному значению эталонной шероховатости издели . В блоке 5 сравнени  происходит сравнение зафиксированного значени  электрического сигнала на выходе фотопреобразовател  2 с величиной опорного напр жени  источника 6, соответствующей эталонной шероховатости . Если величина электрического сигнала на выходе фотопреобразовател  2 меньше величины опорного напр жени , то с выхода блока 5 сравнени  подаетс  сигнал дл  включени  управл емого ключа 4. Регистратор 3 индицирует величину шероховатости поверхности издели , а управл емый ключ 4 через систему отбраковки исключает контролируемое изделие из технологического процесса.

Устройство, блок-схема которого приведена на фиг.2, работает следующим образом .

Непол ризованное излучение лазера 1, отраженное контролируемой поверхностью издели , направл етс  на фотоприемник 7 фотопреобразовзтел  2. Электрический

сигнал фотоприемника через усилитель 8 фотопреобразовател  поступает на вход вычислител  9 регистратора 3 и на один из входов Компаратора 5. Вычислитель 9 пре- 5 образовывает входной сигнал в сигнал управлени  индикатором 10 шероховатости поверхности издели . На другой вход компаратора 5 от стабилизированного блока 6 напр жени  подаетс  опорное напр жение,

10 установленное до измерени  путем предварительной калибровки по известному значению эталонной шероховатой поверхности издели . В компараторе 5 происходит сравнение зафиксированного значени  злектри15 ческого сигнала на выходе усилител  8 с величиной опорного напр жени  блока 6,, соответствующей эталонной шероховатой поверхности, Если величина электрического сигнала на выходе усилител  8

0 меньше величины опорного напр жени , то с выхода компаратора 5 подаетс  сигнал дл  включени  управл емого ключа 4, который через систему отбраковки исключает контролируемое изделие из технологического

5 процесса.

В случае варианта устройства по фиг.З одна часть излучени  лазера 11 направл етс  оптическим ответвителем 12 на блок 13 токоеой стабилизации мощности; а друга 

0 проходит на четвертьволновую фазовую пластинку 14. После прохождени  оптического ответвител  12 излучение содержит непол ризованную и линейно-пол ризованную компоненты. Четвертьволнова 

5 пластинка 14 не измен ет состо ни  пол - . ризации нёпол ризованной компоненты, а линейно-пол ризованную компоненту преобразует в компоненту с круговой пол риза- цией, в результате чего на выходе

0 осветител  формируетс  излучение, содержащее непол ризованную компоненту и компоненту пол ризованную по кругу.

В случае варианта устройства по фиг.4 линейно-пол ризованное излучение лазера

5 11 преобразуетс  четвертьволновой фазовой пластинкой 14 в излучение с круговой пол ризацией, которое поступает на выход . осветител  1.

0 Ф о р м у л а и з о б р е т е И и  

Устройство дл  контрол  шероховато- сти поверхности издели , содержащее осве- титель, фотолреобразователь, соединенный с регистратором, управл емый ключ, блок

5 сравнени  и источник опорного напр жени , выход которого св зан с одним из вхои дов блока сравнени , другой вход которого св зан с выходом фотопреобразовател , а выход блока сравнени  подключен к управл емому ключу, отличающеес  тем,

что, с целью повышени  точности контрол , пол ризованного и/или пол ризованного осветитель выполнен в виде источника не- по кругу излучени .

Мъделие

Фиг2

Фиг.З.

Фиг.4.