RU1816964C - Устройство дл измерени шероховатости поверхности издели - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к оптическим измери- тел м шероховатости поверхности различных изделий, и предназначено дл  использовани  в металлургической, машиностроительной и электронной промышленности . Цель изобретени  - повышение точности и расширение диапазона измерени  за счет многократного отражени  от исследуемого участка поверхности и организации отражени  во взаимно противоположных направлени х.Устройство содержит осветительную систему, котора  создает пучок света , направленный к поверхности основани  с отверстием, две оптические системы. На оси .оптической системы расположено зеркало , которое направл ет излучение, сканируемое модул тором с пластиной, на фотодиод. В зазоре между светодиодом и фотоприемником проходит пластина таким образом, что фотодиод всегда фиксирует только одну составл ющую отраженного потока . Система измерени  сигналов состоит из усилител , блока разделени  сигналов, который св зан с фотоприемником, блоком делени  и показывающим устройством. 3 з.п. ф-лы, 4 ил. ел

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к оптическим измери- тел м шероховатости поверхности различных изделий, и предназначено дл  использовани  в металлургической, машиностроительной и электронной промышленности .

Цель изобретени  - повышение точности и расширение диапазона измер емой величины.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 - оптическа  система с плоским отражателем - зеркало с отверстием; на фиг.З - оптическа  система с отражателем - конической формы с отверстием; на

фиг.4 - оптическа  система с отражателем - формы призмы.

Устройство содержит осветительную систему 1, котора  создает пучок света, направленный под углом 20-30° к поверхности основани  2 с отверстием, две оптические системы 3 и 4. Оптическа  система 3 расположена на оси падающего луча от осветител  1, на фокусном рассто нии линзы 5 от точки падени  луча на поверхность . Друга  оптическа  система 4 расположена между точкой падени  излучени  на фокусном рассто нии линзы 5 по направлению зеркальногоотражени . На оси оптической системы 4 расположено зеркало 6,

о

которое направл ет излучение, сканируемое модул тором 7 с пластиной 8 на фотоприемник 9. Ключевое устройство состоит из светодиода 10 с фотоприемником 11, в зазоре между которыми проходит пластина 8 модул тора 7, таким образом, что фотоприемник 9 всегда фиксирует только одну составл ющую отраженного потока, либо зеркальную, либо диффузную составл ющую отраженного потока. Блок обработки электрического сигнала состоит из усилител  12, блока разделени  сигналов диффузной и зеркальной составл ющей отраженного потока 13, который св зан с фотоприемником 11, блоком делени  сигналов 14 и показывающим устройством 15. Отражатели оптических систем 3, 4 могут быть выполнены в виде плоского зеркала с отверстием 16, в виде усеченного конуса с отверстием в вершине 17, в виде призмы крышки 18.

Устройство работает следующим образом .

Осветитель 1 (лазер) дает тонкий пучок света, который падает под углом в к нормали основани  через отверстие основани  2 на исследуемую поверхность. Этот луч проходит через отверстие оптической системы 3, так что ось этой оптической системы совпадает с направлением падающего луча. Зеркальна  составл юща  отраженного излучени  проходит через отверстие оптической системы 4. Оптическа  ось системы 4 совпадает с направлением зеркальной составл ющей отраженного излучени . Диффузна  составл юща  отраженного излучени  вблизи направлени  зеркальной составл ющей отражаетс  оптической системой 4 обратно, причем отраженный поток лежит в конусе, вершина которого находитс  в точке падени  луча А, а основанием конуса  вл етс  отражающа  поверхность оптической системы 4. Часть этого диффузного потока после отражени  от исследуемой поверхности вновь возвращаетс  оптической системой 3 в точку падени  излучени . Таким образом между оптическими системами 3 и 4 осуществл етс  многократное отражение диффузной составл ющей излучени , проход щего через точку падени  луча А. Через отверстие оптической системы 4 проходит зеркальна  составл юща  отраженного излучени  и часть диффузной составл ющей, обусловленной многократными отражени ми между оптическими системами 3, 4 и отражени ми в точке А. Этот поток, обозначим его Фь отража сь от зеркала 6, направл етс  на фотоприемник 9. На фотоприемник 9 также

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

направл етс  диффузно составл юща  отраженного излучени  под углом 90° к поверхности , обозначим его Фг. Эта диффузно составл юща  обусловлена падающим лучом от осветител  1 и лучами многократного отражени  между оптическими системами 3 и 4 в точке А. Потоки Ф) и ф сканируютс  цилиндрическим модул тором 7 с двум  одинаковыми пр моугольными отверсти ми на боковой поверхности. Ось модул тора 7 проходит через поверхность фотоприемника 9. Модул тор 7 имеет пластину 8, котора  проходит в зазоре ключевого устройства между светодиодом 10 и фотоприемником 11. Пластина 8 расположена таким образом, что ключевое устройство срабатывает в моменты, когда отверстие модул торе 7 сканирует либо поток Ф| , либо Фг. Сигнал от фотоприемника 9 усиливаетс  усилителем 12 и подаетс  на блок разделени  сигналов 13, который св зан с фотоприемником 11 ключевого устройства. Усиленные и разделенные сигналы, характеризующие потоки Ф1 и Фг, далее подаютс  на блок делени  сигналов 14, а с него на показывающее устройство 15. Так как поток Ф)ехр(-КРа ), а поток Фг , то их отношение Ф1/Ф2 KRa2exp(KRa ) зависит от величины параметра шероховатости, где К- посто нный коэффициент, завис щий от длины волны падающего излучени , Ra - среднее арифметическое отклонение абсолютных значений ординат микропрофил  от базовой линии. Показани  регистрирующе- го устройства завис т от величины Ra. Если оптические системы 3 и 4 реализованы в виде плоского зеркала с отверстием, то когерентные составл ющие светового потока многократно отраженные между этими оптическими системами не перемешиваютс . Если оптические системы 3 и 4 реализованы в виде уголкового конического отражател , то когерентные составл ющие светового потока многократно отраженные между этими оптическими системами перемешиваютс . Если оптические системы 3 и 4 реализованы одна в виде призмы-крышки, то когерентные составл ющие светового потока, многократно отраженные между этими системами, перемешиваютс .

Claims (4)

1. Формула изобретени  1. Устройство дл  измерени  шероховатости поверхности издели , содержащее основание , в котором выполнено отверстие, осветительную систему, укрепленную на основании и предназначенную дл  формировани  светового потока под углом а «20 - 30° к плоскости основани , оптическую приемную систему зеркальной и диффузной составл ющей отраженного светового потока, состо щую из цилиндрического модул тора , фотоприем ни ка, который расположен на оси вращени  цилиндрического модул тора , и параболического зеркала, установлен- ного по ходу зеркальной составл ющей отраженного светового потока, оптическа  ось которого образует с плоскостью основани  угол / а I 2, а его вершина равноудалена от оси цилиндрического модул тора и от плоскости основани , источник света, дополнительный фотоприемник и блок обработки сигнала, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  диапазона измере- ки , оно снабжено двум  оптическими системами , кажда  из которых содержит линзу и отражатель, одна из которых расположена на оси падающего луча от осветительной системы, друга  расположена по ходу эер-

   калькой составл ющей отраженного светового потока, а оптические оси линз совпадают с ос ми, соответственно падающего и зеркально отраженного светового потока.
2. 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что отражатель выполнен в виде плоского зеркала с отверстием, а ось отверсти  совпадает с осью линзы.
3. 3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что отражатель выполнен в виде уголкового конического отражател  с отверстием в вершине, а ось отверсти  совпадает с осью линзы и с осью конуса.
4. 4. Устройство по п.1. о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что отражатель выполнен в виде призмы-крыши, развернутой большим основанием к линзе, а ось, проход ща  через центры большой и малой граней призмы, совладает с осью линзы.

   Фиг.1