SU1601513A1

SU1601513A1 - Optical device for measuring roughness of surface

Info

Publication number: SU1601513A1
Application number: SU884414248A
Authority: SU
Inventors: Владимир Тимофеевич Глыва; Валентин Николаевич Морозов; Сергей Евгеньевич Солодов
Original assignee: Физический институт им.П.Н.Лебедева
Priority date: 1988-04-25
Filing date: 1988-04-25
Publication date: 1990-10-23

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано, в частности, дл контрол качества поверхностей изделий. Цель изобретени - повышение чувствительности устройства за счет обеспечени равенства световых потоков на двух фотоприемниках. Устройство содержит точечный источник 1 света и расположенные по ходу его лучей коллиматор 2 и светоделитель 3, дел щий световой поток на две ветви, в одной из которых установлен фокусирующий объектив 4. Друга ветвь оптически св зана со светоделителем 3 и включает последовательно расположенные по ходу лучей, отраженных от исследуемой поверхности 13, объектив 5, зеркало 6 эллиптической формы и одноплощадочные фотоприемники 7 и 8. Фотоприемники 7 и 8 своими выходами соединены с суммирующим 9 и дифференциальным 10 усилител ми, выходы которых, в свою очередь, подключены к входам делител 11 напр жений, выход которого соединен с регистратором 12. 1 ил.The invention relates to a measurement technique and can be used, in particular, to control the quality of product surfaces. The purpose of the invention is to increase the sensitivity of the device by ensuring the equality of the light fluxes on the two photodetectors. The device contains a point source 1 of light and a collimator 2 located along its rays and a beam splitter 3 dividing the luminous flux into two branches, one of which has a focusing lens 4. Another branch is optically coupled to the beam splitter 3 and includes successively along the rays reflected from the investigated surface 13, the lens 5, the mirror 6 of elliptical shape and single-area photodetectors 7 and 8. The photodetectors 7 and 8 are connected with summing 9 and differential 10 amplifiers, the outputs of which, in its The queue is connected to the inputs of the voltage divider 11, the output of which is connected to the recorder 12. 1 Il.

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для контроля качества поверхностей изделий.The invention relates to measuring equipment and can be used, in particular, for quality control of surfaces of products.

Цель изобретения - повышение чувствительности устройства за счет увеличения разности световых потоков на двух фотоприемниках при наличии шероховатости. 1The purpose of the invention is to increase the sensitivity of the device by increasing the difference in light fluxes on two photodetectors in the presence of roughness. 1

На чертеже изображена принципиаДьная схема оптического устройства для измерения шероховатости поверхности.The drawing shows a schematic diagram of an optical device for measuring surface roughness.

! Устройство содержит источник 1 j света, коллиматор 2 и светоделитель 3, делящий световой поток на две ветви!, в одной из которых расположен фокусирующий объектив 4, а в другой объектив 5» зеркало 6 и два фотопри- 2 енйка 7 и 8.! The device contains a light source 1 j, a collimator 2 and a beam splitter 3, dividing the luminous flux into two branches !, in one of which there is a focusing lens 4, and in the other lens 5 ”there is a mirror 6 and two photosensor 7 and 8.

! Зеркало 6 выполнено эллиптической ффрмы и установлено под углом <90° к оптической оси. Фотоприемнйки 7 и 8 выполнены одноплощадочны- 2 ми. Фотоприемник 8 установлен на.оптйческой оси по ходу лучей за зеркалом 6, а фотоприемник 7 “ по ходу лучей, отраженных от зеркала 6. Фотоприемники 7 и 8 своими выходами соединены с суммирующим и дифференциальным усилителями 9 и 10, выходы которых подключены к входам делителя 11 напряжений, выход которого подключен к регистратору 12.! Mirror 6 is made of elliptical formations and is installed at an angle <90 ° to the optical axis. Photodetectors 7 and 8 are made single-site - 2 mi. The photodetector 8 is mounted on the optical axis along the rays behind the mirror 6, and the photodetector 7 “along the rays reflected from the mirror 6. The photodetectors 7 and 8 are connected to their summing and differential amplifiers 9 and 10, the outputs of which are connected to the inputs of the divider 11 voltage, the output of which is connected to the recorder 12.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Излучение точечного источника 1 света формируется в параллельный пучок коллиматором 2 и фокусируется на исследуемую поверхность 13 объективом 4. Отраженное от поверхности 13 излучение собирается объективом 4 и направляется светоделителем 3 в объектив 5, который формирует сходящийся пучок. В сходящемся пучке расположено эллиптическое зеркало 6 своим центром на оптической оси объектива 5, которое частично отражает и частично пропускает излучение на фотоприемники 7 и 8, поскольку не полностью перекрывает сечение пучка. Настройка устройства сводится к единственной операции. Объектив 5 перемещают вдоль оптической оси отраженного пучка (направление указано θ стрелкой) до положения, в котором сигнал на выходе дифференциального усилителя 10 равен нулю.The radiation of a point light source 1 is formed into a parallel beam by a collimator 2 and is focused on the surface 13 to be examined by the lens 4. The radiation reflected from the surface 13 is collected by the lens 4 and sent by the beam splitter 3 to the lens 5, which forms a converging beam. An elliptical mirror 6 is located in the converging beam with its center on the optical axis of the lens 5, which partially reflects and partially passes radiation to the photodetectors 7 and 8, since it does not completely overlap the beam cross section. Setting up the device comes down to a single operation. The lens 5 is moved along the optical axis of the reflected beam (the direction is indicated by the θ arrow) to a position in which the signal at the output of the differential amplifier 10 is zero.

Изменение микропрофиля поверхности 13 приводит к увеличению или уменьшению угла сходимости лучей после объектива 5, что приводит к изменению величины и полярности сигнала на выходе дифференциального усилителя 1 0 и фиксируется регистратором 12. Исключение влияния коэффициента отражения исследуемой поверхности 13 на величину сигнала на входе регистратора 12 достигается нормировкой сигнала с выхода дифференциального усилителя ТО на сигнал с суммирующего усилителя 9 с помощью делителя 11 напряжений.The change in the microprofile of the surface 13 leads to an increase or decrease in the angle of convergence of the rays after the lens 5, which leads to a change in the magnitude and polarity of the signal at the output of the differential amplifier 1 0 and is fixed by the registrar 12. The exclusion of the reflection coefficient of the investigated surface 13 on the magnitude of the signal at the input of the registrar 12 is achieved normalization of the signal from the output of the differential amplifier TO to the signal from the summing amplifier 9 using a voltage divider 11.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION An optical device for measuring surface roughness comprising a light source, a collimator and a beam splitter dividing the light beam into two branches, one of which has a focusing lens, and the other has a lens, a mirror and two photodetectors, characterized in that, with In order to increase the sensitivity of the device, the lens is located between the beam splitter and the mirror, the mirror is elliptical and mounted at an angle. 0 ° <cp z 90 ° to the optical axis, and the photodetectors are made single-site, one of which is mounted on the optical axis along the rays behind the mirror, and the other along the rays reflected from the mirror.