RU1820206C

RU1820206C - Способ определени шероховатости поверхности детали

Info

Publication number: RU1820206C
Authority: RU
Inventors: Наталия Николаевна Большанина; Эдуард Степанович Путилин; Сергей Федорович Старовойтов
Original assignee: Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики
Priority date: 1991-04-30
Filing date: 1991-04-30
Publication date: 1993-06-07

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл аттестации качества поверхностей деталей из прозрачных материалов. Цель изобретени - повышение точности определени шероховатости поверхности детали из прозрачного материала. В способе определ ют шероховатость по измерению рассе ни , вызванного нарушением полного внутреннего отражени , с последующим вычислением среднеквадратичной величины а шероховатости по формуле: а А ( fy : о )2 : 4 л cos), где А - длина волны когерентного источника; v - угол падени излучени на контро- лируемую поверхность; ft величина сигнала регистрирующего прибора, пропорциональна интенсивности излучени , рассе нного поверхностью; р - величина сигнала регистрирующего прибора, пропорциональна интенсивности падающего излучени . Освещают контролируемую поверхность под углом, не меньшим критического дл данного материала, через линзу с цилиндрической образующей. 2 ил. И

Description

Изобретение относитс к области приборостроени , точнее к оптическим способам контрол изделий и может быть использовано дл аттестации качества поверхностей деталей из прозрачных материалов .

Целью предлагаемого изобретени вл етс увеличение точности определени шероховатости поверхности детали из прозрачного материала по нарушению полного внутреннего отражени .

Поставленна цель достигаетс тем, что при облучении аттестуемой поверхности со стороны среды с большим показателем преломлени под углом падени , не меньшим критического дл данного материала дета ли, излучение на эту поверхность направл ют через линзу с цилиндрической образующей.

Сущность способа состоит в следующем . При падении электромагнитного излучени на границу раздела двух сред часть потока отражаетс от этой границы обратно в первую среду, друга часть преломл етс и распростран етс во второй среде за границей раздела. Количество прошедшего и отраженного света зависит от угла падени преломлени светового потока на границу

о

hO О N

О Ov

раздела и от значений показателей преломлени двух сред. Если световой поток падает на границу раздела с оптически менее плотной средой со стороны среды с большим показателем преломлени под углом, большим или равным некоторому предельному значению (дл отношени показателей преломлени 1/1,5 предельное значение угла , вычисл емое по формулам Френел , составл ет 42°), то преломленна светова волна в среде с меньшим показателем преломлени отсутствует. Наблюдаетс полнее внутреннее отражение. Если граница раздела представл ет собой не идеальную плоскость , а шероховатую поверхность, то полное внутреннее.отражение нарушаетс , т.к. в разных точках поверхности угол падени становитс меньше критического, и в оптически менее плотной среде наблюдаетс диффузное рассе ние, полностью опре- дел емое шероховатостью.

Полуширина максимума индикатрисы рассе ни зависит от угла падени излучени на границу раздела двух сред и значений показателей преломлени этих сред. Чем меньше телесный угол, в пределах которого происходит рассе ние, тем больша часть рассе нного излучени попадает в приемное устройство, и тем точнее соответствует реальному значению среднеквадра- тичной шероховатости, вычисл емое по формуле прототипа-аналога. Дл направле ни на границу раздела излучени под углом , обеспечивающим наименьшую полуширину максимума рассе ни , в пред- лагаемом способе используетс линза с цилиндрической образующей, позвол юща мен ть угол падени излучени на границу в пределах 0-90°,

На фиг. 1 представлено взаимное распо- ложёние контролируемой поверхности и ци- . линдрической линзы; на фиг.2 - схема реализации метода.

Устройство включает в себ : 1 - источник когерентного монохроматического из- лучени ; 2 - модул тор (прерыватель светового потока), 3 - светоделитель, 4 - фотоприемник, 5 - цилиндрическую линзу, 6 - образец, 7 - предметный столик, 8 - фотоприемник, 9 - предусилитель. 10 - се- лективный измеритель отношени электрических сигналов, 11 - стекл нную пластину-отражатель.

Светоделитель 3 раздел ет модулированный световой поток на две части. Поло- вина его, проход через цилиндрическую линзу 5 и образец 6 или отражатель от пластины 11, направл етс на фотоприемник 8. Друга половина падает на фотоприемник 4 и служит дл коррекции помех в измерительном устройстве. Предусилитель 9 использован дл согласовани выходного сопротивлени фотоприемника 3 и входного сопротивлени измерител отношений 10. Выходной сигнал измерител , отношений пропорционален измер емой интенсивности .

Способ осуществл етс следующим образом .

1. Предметный столик 7 помещают в положение 1.

Когерентное излучение от источника 1 модулируетс прерывателем 2 и падает на светоделитель 3. 50% светового потока отражаетс от светоделител и падает на фотоприёмник 4. Втора половина проходит через светоделитель, цилиндрическую линзу 5 и установленную на плоской поверхности линзы на слое иммерсии контролируемый образец 6, отражаетс от исследуемой поверхности образца и выходит обратно в цилиндрическую линзу 5.

Рассе нное исследуемой поверхностью образца б излучение попадает на фотоприемник 8. Сигнал с фотоприемника попадает через предусилитель 9 на первый вход измерител отношений сигналов 10.

На второй вход измерител отношений поступает сигнал от фотоприемника 4. Измеритель отношений преобразует поступившие сигналы от фотоприемников 8 и 4 в их отношение. Выходной сигнал t на цифровом табло измерител 10 пропорционален интенсивности излучени , рассе нного контролируемой поверхностью вследствие нарушени полного внутреннего отражени .

2. Предметный столик 7 помещают в положение II.

Когерентное излучение от источника 1 модулируетс прерывателем 2 и падает на светоделитель 3, который 50% светового потока направл ет на фотоприемник 4, а вторую половину - на п ластину 11. Отразившеес от поверхности пластины из лучение попадает на приемник 8.

На первый вход измерител отношений сигналов 10 подаетс прошедший предусилитель 9 сигнал от фотоприемника 8, на второй вход - сигнал от фотоприемника 4.

Выходной сигнал lo измерител отношений 10, получаемый как отношение сигнала от фотоприемника 8 к сигналу от фотоприемника 4, пропорционален интенсивности излучени , падающего на контролируемую поверхность.

3. Вычисл ют значение среднеквадратичной шероховатости по формуле

о

Л у t 47rcdsv I0

где А 632,8 нм - длина волны когерентного источника; v - угол падени излучени на контролируемую поверхность; 1г и 10-регистрируемые сигналы.

Формул а изобретени Способ определени шероховатости поверхности детали, заключающийс в том, что облучают исследуемую поверхность когерентным излучением со стороны среды с большим показателем преломлени под углом падени , не меньшим критического дл материала детали, регистрируют интенсивность 1о -этого излучени , регистрируют интенсивность Ir излучени , рассе нного

этой поверхностью в результате нарушени полного внутреннего отражени , и вычисл ют величину а шероховатости поверхности детали из соотношени

а

Л уПТ- 4 л cos V 10

где Л- длина волны когерентного йзлу- чени ;

v -угол падени излучени на исследуемую поверхность, отличающийс тем, что, с-целью повышени точности определени шероховатости поверхности детали из прозрачного материала, облучение исследуемой поверхности производ т через л инзу с цилиндрической образующей, показатель преломлени которой не превышает показател преломлени детали.

I

Т

Измер емое j- рассе нное Хонтролируемсг излучение/эоЗерхнос/ ь

Фиг.1

5

/

/Хонтролируем овермесш

ч

X

Quit