SU1538045A1

SU1538045A1 - Method of determining roughness of surface

Info

Publication number: SU1538045A1
Application number: SU874241835A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Алексеевич Валетов; Владислав Савельевич Листовец; Анатолий Иванович Москвин; Николай Владимирович Слякоткин
Original assignee: Ленинградский Кораблестроительный Институт
Priority date: 1987-05-08
Filing date: 1987-05-08
Publication date: 1990-01-23

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике. Цель изобретени - повышение информативности и производительности определени шероховатости за счет получени большего объема измерительной информации, а также за счет обеспечени возможности определени шероховатости непосредственно на рабочих местах в услови х производства любого типа и вида. Расшир ют осветительный пучок до размера диаметра его поперечного сечени , соотнесенного с размерами /не меньше/ стандартизированных базовых длин, а нормированную интенсивность рассе нного излучени измер ют в полном телесном угле диаграммы рассе ни осветительного пучка /в сферических координатах/ в зависимости от долготы и пол рного рассто ни при поочередном их фиксировании. По результату сравнени указанных зависимостей, полученных на исследуемой шероховатой поверхности и образцовых, удовлетвор ющих эксплуатационным требовани м, суд т о шероховатости исследуемой поверхности. 2 ил.This invention relates to a measurement technique. The purpose of the invention is to increase the information content and productivity of roughness determination by obtaining more measurement information, as well as by making it possible to determine the roughness directly at workplaces in terms of production of any type and type. The illumination beam is expanded to the size of its cross-sectional diameter, correlated with dimensions (not less than / standardized base lengths), and the normalized scattered radiation intensity is measured at the total solid angle of the scattering beam / in spherical coordinates / depending on longitude and field pnyy distance with their alternate fixation. According to the result of the comparison of the above dependences, obtained on the rough surface under study and exemplary, satisfying the operational requirements, the roughness of the surface under study is judged. 2 Il.

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано , в частности дл определени шероховатости поверхности.The invention relates to a measurement technique and can be used, in particular, to determine the surface roughness.

Цель изобретени - повышение информативности и производительности определени шероховатости поверхности за счет комплексного, более полного измерени характера рассе ни когерентного излучени , а также за счет обеспечени возможности определени шероховатости непосредственно на рабочих местах в услови х производства любого типа и вида.The purpose of the invention is to increase the information content and productivity of determining the surface roughness due to a comprehensive, more complete measurement of the nature of the dispersion of coherent radiation, as well as by making it possible to determine the roughness directly at workplaces in terms of production of any type and type.

На фиг. 1 изображена одна из возможных принципиальных схем устройства , реализующего предлагаемый способ} на фиг. 2 - схема, по сн юща способ.FIG. 1 shows one of the possible schematic diagrams of a device implementing the proposed method} in FIG. 2 is a diagram explaining the method.

Устройство содержит источник 1 излучени , оптическую систему 2, светоделитель 3, шаровой сегмент 4, сферическую поверхность 5, компенсатор 6, фотоприемник 7 и зеркало 8.The device comprises a radiation source 1, an optical system 2, a beam splitter 3, a spherical segment 4, a spherical surface 5, a compensator 6, a photodetector 7, and a mirror 8.

На фиг. 2 показаны направление освещающего шероховатую поверхность пучка излучени от источника - ось этого пучка идет вдоль оси Z, котора также вл етс нормалью к шероховатой поверхности, параметры сферической системы координат (относительно пр моугольной - X, У, Z) - г - радиус-вектор (до точек сферы, где расслFIG. Figure 2 shows the direction of the radiation beam illuminating the rough surface from the source — the axis of this beam goes along the Z axis, which is also normal to the rough surface, the parameters of the spherical coordinate system (relative to the rectangular — X, Y, Z) —d is the radius vector ( to the points of the sphere where the diver

соwith

0000

оabout

Ј СЛЈ SL

положены фотоприемники), ц - долготаj 6 - пол рное рассто ние.photodetectors are set), q - longitude, 6 - polar distance.

Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.

Пучок излучени от когерентного источника 1 излучени (например, от лазера) поступает в оптическую систему 2, формирующую расширенный параллельный пучок (например, коллиматор ), диаметр которого делают не меньше наибольшего (по стандарту) базовой длины шероховатых поверхностей и освещают через светоделитель 3 (например , полупрозрачное зеркало) исследуемую поверхность 9 по нормали к ней.A beam of radiation from a coherent radiation source 1 (for example, from a laser) enters the optical system 2, which forms an expanded parallel beam (for example, a collimator) whose diameter is not less than the largest (by standard) base length of rough surfaces and illuminated through a beam splitter 3 (for example , translucent mirror) the surface 9 under study is normal to it.

Свет, рассе нный по всем направлени м в пределах полного телесного угла диаграммы рассе ни , попадает на часть сферической поверхности 5. и, после вторичного отражени от светоделител 3, на поверхность шарового сегмента 4, где измер етс его интенсивность (например, с помощью матрицы фотодиодов или оптических волокон и т,д.) в зависимости от долготы if при нескольких фиксированных значени х пол рного рассто ни Q,The light scattered in all directions within the full solid angle of the scattering diagram falls on a part of the spherical surface 5. and, after secondary reflection from the beam splitter 3, on the surface of the spherical segment 4 where its intensity is measured (for example, using a matrix photodiodes or optical fibers, etc., e.) depending on the longitude if, at several fixed values of the polar distance Q,

Перед началом измерений, ввод вместо поверхности 9 Зеркало 8, производ т калибровку сигналов измерительного тракта, соответствующего рассе нию нормали, по величине опорного сигнала, за который принимают сигнал, получаемый при измерении интенсивности света, первично отраженного от светоделител 3 фотоприемником 7о При этом добиваютс равенства величин этих сигналов (например, ввоBefore starting the measurements, the input instead of the surface 9 Mirror 8, calibrates the signals of the measuring path corresponding to the normal scattering by the magnitude of the reference signal, which is taken as the signal obtained when measuring the intensity of light, initially reflected from the beam splitter 3 by the 7receiver 7o the magnitudes of these signals (for example, input

д компенсатор 6 перед фотоприемникомd compensator 6 in front of the photodetector

7),7)

Полученные при рассе нии от исследуемой шероховатой поверхности 9 сигналы измерительной информации (нормированные по величине сигнала, соответствующего рассе нию по нормали) в виде зависимостей интенсивности рассе нного света I „(ц1) от долготы ц (например, табличных или графических ) при разных 0 исследуют наличие экстремумов (например, вручную или на специализированном микропроцессоре или на ЭВМ)„The measurement information signals (normalized by the magnitude of the signal corresponding to the normal scattering) obtained by scattering from the rough surface 9 under study in the form of dependences of the scattered light intensity In (q1) on the longitude ti (for example, tabular or graphical) the presence of extremes (for example, manually or on a specialized microprocessor or on a computer) „

При наличии экстремумов дл соответствующих им долгот (.р получают сиг налы измерительной информации в виде зависимостей интенсивности рассе нного света 1 р(б) от пол рного расстоIf there are extremes for their corresponding longitudes (.р, the measurement information signals are obtained in the form of dependences of the scattered light intensity 1 p (b) on the polar distance

- -

5five

00

5 five

00

5five

00

5five

00

ни 6 (включа в 0), которые в совокупности с вышеупом нутыми зависимост ми Ip(if) сравнивают (указанными средствами обработки информации) с аналогичной совокупностью зависимо-- стей, полученных на образцовых поверхност х , обеспечивающих заданные эксплуатационные свойства детали. По результатам сравнени (в пределах установленной погрешности) определ ют шероховатость исследуемой поверхности .none 6 (including in 0), which, together with the above-mentioned Ip (if) dependencies, are compared (by the indicated information processing means) with a similar set of dependences obtained on model surfaces providing the specified operational properties of the part. According to the results of the comparison (within the established error), the roughness of the surface under study is determined.

Сравнивают в аналогично полученных на образцовой и исследуемой шероховатых поверхност х зависимост х следующие данные.The following data are compared in analogy with the dependencies obtained on the sample and studied rough surfaces.

В общем случае шероховатости, как со случайным, так и с регул рным распределением параметров:In the general case of roughness, with both random and regular distribution of parameters:

1)число экстремумов в зависимост х интенсивности рассе ни от долготы , т.е. 1(цО дл р да фиксированных значений пол рного рассто ни (угла 6)$1) the number of extremes as a function of the intensity of the scattering from longitude, i.e. 1 (center for a number of fixed values of polar distance (angle 6) $

2)величины интенсивности рассе ни соответствующих по долготе экстремумов в указанных в п.1) зависимост х;2) the intensity values of the scattering extrema corresponding in longitude in the dependences indicated in item 1);

3)число экстремумов в зависимост х интенсивности рассе ни от пол рного рассто ни , т.е. 1(6) (в индикатрисах рассе ни ) при соответствующих фиксированных значени х долготы (угла ц);3) the number of extrema in the intensity dependences of the scatter from the polar distance, i.e. 1 (6) (in scattering indicatrices) with corresponding fixed values of longitude (angle η);

0 величины интенсивности рассе ни (соответствующих по пол рному рассто нию (углу б) экстремумов в указанных в п. 3) зависимост х.0 of the intensity of the scattering (corresponding in the polar distance (angle b) of the extrema in the dependences indicated in Section 3).

В частных случа х шероховатости со статистически случайным распределением параметров:In particular cases of roughness with a statistically random distribution of parameters:

1) величины интенсивности в зависимост х интенсивности рассе ни от долготы, т.е. I(i-f) при соответственных фиксированных значени х пол рного рассто ни (угла Q); 1) intensity values depending on the intensity of the scattering from longitude, i.e I (i-f) with corresponding fixed polar distance values (angle Q);

2) величины максимумов интенсивности в зависимост х интенсивности рассе ни от пол рного рассто ни , т,е„ 1(0) дл одного (любого) значени долготы (угла Ц) .2) the magnitudes of the intensity peaks as a function of the intensity of the scattering from the polar distance, t, e ~ 1 (0) for one (any) value of longitude (angle C).

формула изобретени invention formula

Способ определени шероховатости поверхности, заключающийс в том, что освещают параллельным пучком когерентного излучени исследуемую поверхность по нормали к ней, измер ют интенсивность рассе нного поверхностью излучени и определ ют шероховатость поверхности, отличающийс тем, что, с целью повышени информативности и производительности определени шероховатости, преобразуют освещающий пучок до диаметра его поперечного сечени не менее базовой длины исследуемой шероховатой поверхности, измер ют распределение интенсивности рассе нного излучени в полном телесном угле рассе ни , опирающемс на полусферу фиксированного радиуса с его началом в центре освещенного участка ше38 (ft 5The method of determining the surface roughness, which consists in illuminating the surface under study with a parallel beam of coherent radiation along the normal to it, measures the intensity of the radiation scattered by the surface and determines the surface roughness, characterized in that, in order to increase the informativeness and productivity of the roughness, convert the illuminating beam to a diameter of its cross section not less than the base length of the rough surface under investigation, the intensity distribution is measured and scattered radiation in the full solid angle scattering, opirayuschems hemisphere at fixed radius with its origin at the center of the illuminated portion she38 (ft 5

10ten

1515

роховатой поверхности, в различных горизонтальных сечени х этого угла в пределах всего сечени , наход т в этих зависимост х экстремумы, измер ют распределение интенсивности рассе нного излучени в различных вертикальных сечени х телесного угла через норкзль и экстремум соответствующей зависимости дл упом нутых горизонтальных сечений в пределах всего телесного угла, а определение шероховатости исследуемой поверхности производ т по результатам сравнени указанных зависимостей с аналогичными зависимост ми дл образцовых шероховатых поверхностей.Rootted surfaces, in various horizontal sections of this angle within the entire section, find extremums in these dependencies, measure the distribution of the intensity of scattered radiation in various vertical sections of the solid angle through the norks and the extremum of the corresponding dependences for the mentioned horizontal sections within the entire solid angle, and the determination of the roughness of the surface under study is made from the results of the comparison of these dependences with the similar dependences for the model shells woody surfaces.

От источникаFrom the source

Фиг. 2FIG. 2

Claims

Claim

The method for determining the surface roughness, which consists in illuminating the surface studied by ⁵ 1538045 ⁶ along the normal to it, measuring the intensity of the radiation scattered by the surface and determining the surface roughness, characterized in that, in order to increase the information content and productivity, roughness determination, transform the illuminating beam to a diameter of its cross-section not less than the base length of the studied rough surface, measure the distribution of intensity of the scattered radiation in the full solid angle scattering, is based on a hemisphere fixed radius with its origin at the center of the illuminated portion Chez rohovatoy surface in different horizontal cross sections of this angle across the entire cross section, are in these curves extrema measurable ⁵ ryayut distribution intensity distribution.

seeded radiation in different vertical sections of the solid angle through the normal and extremum of the corresponding dependence for the mentioned horizontal cross sections within the entire ^{L of the} solid angle, and the roughness of the surface under study is determined by comparing ₁₅ indicated dependences with similar dependences for exemplary rough surfaces.