SU1538047A1 - Способ измерени шероховатости поверхности - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  контрол  шероховатости поверхности при металлообработке. Цель изобретени  - расширение информативности и повышение точности измерени  за счет возможности измерени  не только сверхгладких поверхностей, но и в случае шероховатой поверхности, за счет определени  отношени  коэффициентов ослаблени  зеркальной составл ющей контролируемой к эталонной поверхности соответственно методом, обеспечивающим минимальные погрешности, вносимые диффузионной составл ющей, а также исключени  вли ни  оптических свойств материала на результаты измерений путем выравнивани  полных интенсивностей дифракционных спектров контролируемой и эталонной поверхностей, а средне-квадратичную высоту микронеровностей определ ют по формуле. Далее дополнительно осуществл ют коррекцию значений интенсивности дифракционного пространственно-частотного спектра по значени м интенсивности фоновой засветки. Дл  исключени  вли ни  различий коэффициентов отражени  эталлонной и контролируемой поверхностей, которые возникают из-за различий оптических свойств материалов, из которых изготовлены эти поверхности, осуществл ют выравнивание полных интенсивностей дифракционных спектров контролируемой и эталонной поверхностей. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к оптическим методам измерени  шероховатой поверхности, и может быть использовано дл  измерени  шероховатости поверхности при металлообработке.

Цель изобретени  - расширение информативности и повышение точности измерени  за счет возможности измерени  шероховатости не только сверхгладких поверхностей, но и в случае

шероховатой поверхности за счет определени  отношени  коэффициентов ослаблени  зеркальной составл ющей контролируемой и эталонной поверхностей , соответственно методом, обеспечивающим минимальные погрешности, вносимые .диффузной составл ющей, а также исключени  вли ни  оптических свойств материала на результаты измерений путем выравнивани  полных интенсивностей дифракционных спектров контролируемой и эталонной поверхностей .

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ, на фиг. 2 - распределение интенсивности излучени  в дифракционном спектре.

Устройство содержит источник 1 когерентного излучени , например лазер. За источником 1 когерентного излучени  по ходу пучка излучени  установлена фокусирующа  осветительна  оптическа  система 2 таким образом, что

15380if74

5 формируют пространственно-частотный дифракционный спектр излучени , отраженного от контролируемой поверхности . Значени  интенсивности дифракционного спектра регистрируют при помощи приемника 6 изображени , видеосигнал с выхода которого подают на аналоговый вход аналого-цифрового 10 преобразовател  7. Цифровые коды, соответствующие значени м интенсивности дифракционного спектра на фотоэлементах приемника б изображени , с цифрового входа аналого-цифрового

задн   плоскость фокусировки ее совме- преобразовател  7 передают через устщена с контролируемой поверхностью 3, а ось пучка излучени  составл ет угол @ с нормалью к контролируемой поверхности 3. По ходу отраженного от контролируемой поверхности 3 пучка уста- 2Q новлена приемна  оптическа  система 4, передн   плоскость фокусировки ко I торой также совмещена с контролируемой поверхностью 3. За приемной оптичесройство 8 ввода цифровых сигналов в оперативное запоминающее устройство микропроцессора 9, где формируют массив данных и выполн ют программно- цифровую обработку этого массива. Величину отношени  а коэффициентов ослаблени  интенсивности зеркальной составл ющей дифракционных спектров контролируемой и эталонной поверх30

fcWiSclWs nbJjjW

) - (f:w0(

где W0(vr ) - значени

35

40

кой системой k расположен фурье-объек-25 остей определ ют из

которого установлен приемник 6 изображени , который может быть выполнен в виде твердотельного полупроводникового многоэлементного приемника, например приемника с зар дной св зью (ПЗС)о Фотоэлементы приемника 6 изображени  ориентированы в направлении, перпендикул рном к плоскости падени  пучка излучени  на контролируемую поверхность 3, т.е. к плоскости, образованной осью освещающего пучка излучени  к контролируемой поверхности 3. Выход приемника k изображени  под™ ключен к аналого-цифровому преобразователю 7 цифровой выход которого через устройство 8 ввода цифровых сигналов подключен к микропроцессору 9.

Способ осуществл етс  следующим образом .

С помощью источника 1 когерентного излучени  и фокусирующей осветительной оптической системы 2 освеща- щают контролируемую поверхность 3 пучком когерентного излучени . Приемной оптической системой Ц преобразуют отраженное от контролируемой поверхности 3 излучение в плоские волны, распростран ющиес  как в направлении зеркального отражени  (зер кальна  составл юща ), так и в других направлени х - диффузна  составл юща . При помощи фурье-объектива

45

50

55

о4 rt

дифракционного спект кальной поЕ$ерхности, точек регистрации ин тра} N - количество ции, по которому суд квадратическом откло ровностей контролиру при этом величину ег формуле Ј 1па ( среднее квадратическ высот неровностей эт НОСТИ; К 2 (Г /А; 1Г

длина волны излучени

При регистрации и фракционного спектра рекцию по сжачени м новой засветки.

С целью исключени чий коэффициентов от ной и контролируемой выравнивают полные и фракционных спектров и эталонной поверхно

Claims (3)

1. Способ измерен поверхности, заключа освещают контролируе

преобразовател  7 передают через устройство 8 ввода цифровых сигналов в оперативное запоминающее устройство микропроцессора 9, где формируют массив данных и выполн ют программно- цифровую обработку этого массива. Величину отношени  а коэффициентов ослаблени  интенсивности зеркальной составл ющей дифракционных спектров контролируемой и эталонной поверхвыражени 

остей определ ют из

fcWiSclWs nbJjjW&nl Z,

) - (f:w0(o) /N -

N

ZL

где W0(vr ) - значени  интенсивности

о4 rt

дифракционного спектра эталонной зеркальной поЕ$ерхности, - положени  точек регистрации интенсивности спектра} N - количество точек регистрации , по которому суд т о среднем квадратическом отклонении высот неровностей контролируемой поверхности, при этом величину его определ ют по формуле Ј 1па (4К7созв), где бе- среднее квадратическое отклонение высот неровностей эталонной ПОВерХ- НОСТИ; К 2 (Г /А; J М 592, . „ . , Л длина волны излучени .

При регистрации интенсивности дифракционного спектра осуществл ют коррекцию по сжачени м интенсивности фоновой засветки.

С целью исключени  вли ни  различий коэффициентов отражени  эталонной и контролируемой поверхностей выравнивают полные интенсивности дифракционных спектров контролируемой и эталонной поверхностей.

Формула изобретени 

1. Способ измерени  шероховатости поверхности, заключающийс  в том, что освещают контролируемую поверхность

51

под углом 6 пучком когерентного монохроматического излучени , регистрируют интенсивность излучени , отраженного от поверхности, и определ ют среднеквадратическое отклонение высот неровностей, отличающийс  тем, что, с целью расширени  информативности и повышени  точности измерени , формируют простран- ственно-частотный дифракционный спект контролируемой поверхности, регистрируют значени  его интенсивности W(ifn) в направлении, перпендикул рном плоскости падени  пучка, олреде- л ют отношение а коэффициентов ослаблени  интенсивности зеркальной составл ющей дифракционного спектра контролируемой и эталонной поверх- из выражени 

ноетей

а , J-MSAMZsllRu&blbjdz&ul

|.,./Н

где N - количество точек регистрации

W0(n) - значени  интенсивности дифракционного спектра эта

лонной зеркальной поверхно- сти; 5fn - положени  точек регистрации

интенсивности спектра, а величину среднего квадратического отклонени  высот неровностей контролируемой поверхности определ ют по

формуле

d, l&blna/(4K2cos 0), где 60- среднее квадратическое отклонение высот неровностей эталонной поверхности;

К 2йУЛ; 1Г 3,,

Л- длина волны излучени .

2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что определ ют интенсивность фоновой засветки и с ее учетом корректируют интенсивность дифракционного спектра.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что выравнивают полные интенсивности дифракционных спектров контролируемой и эталонной поверхностей.

4&Х ///////////ЛбсбР

Фие.1

W

Ф