SU1700359A1 - Способ измерени среднего квадратического отклонени высот неровностей анизотропной поверхности издели и устройство дл его осуществлени - Google Patents
Способ измерени среднего квадратического отклонени высот неровностей анизотропной поверхности издели и устройство дл его осуществлени Download PDFInfo
- Publication number
- SU1700359A1 SU1700359A1 SU894729093A SU4729093A SU1700359A1 SU 1700359 A1 SU1700359 A1 SU 1700359A1 SU 894729093 A SU894729093 A SU 894729093A SU 4729093 A SU4729093 A SU 4729093A SU 1700359 A1 SU1700359 A1 SU 1700359A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- radiation
- heights
- irregularities
- anisotropic
- mask
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл определени среднеквадратического отклонени высот неровностей анизотропной составл ющей и среднеквадратического отклонени высот неровностей изотропной составл ющей сверхгладких анизотропных поверхностей, в частности поверхностей, обработанных алмазным точением. Цель изобретени - повышение точности измерени и информативности за счет определени среднего квадратического отклонени высот неровностей анизотропной составл ющей oi и среднего квадратического отклонени высот неровностей изотропной составл ющей Oi. Параллельный пучок от монохроматического источника 1 излучени , например гелий-неонового лазера, мо
Description
Изобретение относитс к измерительой технике и может быть использовано, дл пределени среднеквадратического отклонени высот неровностей анизотропной сотавл ющей и среднеквадратического тклонени высот неровностей изотропной оставл ющей сверхгладких анизотропных поверхностей, в частности поверхностей, обработанных алмазным точением.
Известен способ измерени шероховатости поверхности изделий, заключающийс в том, что освещают поверхность издели под острым углом @ параллельным пучком монохроматического излучени , определ ют интенсивность I} излучени , отраженного от поверхности издели в зеркальном направлении, определ ют интенсивность 2,з излучени , отраженного от поверхности издели в двух направлени х, отличных от зеркального под углами 02 и 0з. определ ют отношени RI il и R2 1з/12, по которым суд т о параметрах шероховатости поверхности.
Устройство, реализующее указанный способ содержит узел, формирующий осветительный поток и состо щий из источника излучени - лазера, объектива, зеркал, поворотного зеркала, ослабител интенсивности , держател издели и узла приемного устройства, состо щего из двух объективов и двух фотодиодов, усилител , устройства дл измерени отношени сигналов и вычислительного устройства.
Недостатком указанного способа и устройства , реализующего его, вл етс невозможность количественного определени параметров шероховатости анизотропных
поверхностей, так как отраженные потоки измер ютс в малых телесных углах в трех фиксированных направлени х. При рассе нии на анизотропной поверхности в направлении , перпендикул рном следам обработки, образуетс более рка , чем основной фон, полоса или дифракционные максимумы нескольких пор дков, рассто ние между которыми зависит от шага периодической составл ющей шероховатой поверхности. Эти максимумы вообще могут не совпасть с направлени ми, в которых под фиксированными углами измер ютс потоки , что приведет к большой погрешности.
Дл количественной оценки анизотропной составл ющей поверхности необходимо измерить весь световой поток, включающий дифракционные максимумы (или ркую полосу).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу вл етс способ измерени шероховатости поверхности изделий, реализованный в известном устройстве. Способ заключаетс в том, что освещают контролируемую поверхность издели параллельным пучком монохроматического излучени под острым углом относительно нормали к поверхности, определ ют зеркально отраженный от поверхности поток РЗ и два интегральных диффузных
потока, причем первый диффузный поток Pgi проходит через круговое кольцо в плоскости , перпендикул рной зеркальному направлению , в телесном угле, опирающемс на кольцевое отверстие с малой угловой шириной и симметричное относительно зер- кального п тна, а второй диффузный поток
Fg2 проходит через второе кольцевое отверстие , концентричное первому, определ ют отношени Fgi/Рз и Р92/Рз и по ним суд т о параметрах шероховатости.
Устройство, реализующее указанный способ, содержит источник излучени , модул тор и оптическую систему, последовательно устанавливаемые по острым углом к контролируемой поверхности, маску с дву- м концентрическими кольцевыми отверсти ми и круглым отверстием в центре, три подвижные относительно оптической оси устройства шторки, объектив, светофильтры и приемник излучени , последовательно ус- танавливаемые по ходу отраженного от контролируемой поверхности излучени , и блок обработки сигналов.
Недостаток известных способа и устройства заключаетс в том, что они имеют низкую чувствительность к анизотропии поверхности и не позвол ют определить анизотропию поверхности и раздельно среднеквадратические отклонени высот неровностей изотропной GI и анизотропной GI составл ющих шероховатости.
Недостаток объ сн етс следующим образом. Принцип измерени в известном способе и устройстве заключаетс в определении двух отраженных потоков, измерен- ных не в плоскости падени , а в телесных углах, ограниченных кольцевыми диафрагмами . Несмотр на возможность измерить отраженные потоки в значительно больших телесных углах, чем в аналоге, высока чув- ствительность реализуетс лишь дл изотропных поверхностей, так как в кольцевые диафрагмы попадает излучение в основном от изотропной составл ющей и лишь незначительна часть от анизотропной. Поэтому установка измер емой поверхности вдоль или поперек следов обработки относительно плоскости падени излучени не измен ет величины излучени , проход щего через кольцевые диафрагмы, и не вли ет на изме- р емые значени параметров шероховатости .
Диапазон углов рассе ни Э(углы между нормалью к поверхности и направлени ми рассе ни ), в которых измер ютс интегральные диффузные потоки, определ ютс шириной кольцевых отверстий в маске и соответствует очень ограниченному диапазону пространственных шагов неровностей . Если этому диапазону не будут со- ответствовать пространственные шаги периодических компонент анизотропной поверхности, внос щие значительные вклад в шероховатость, то рассе нные потоки , обусловленные наличием этих периоди-
ческих компонент, не попадут в кольцевые отверсти , что приведет к большой погрешности измерени .
Целью предлагаемого изобретени вл етс повышение точности и информативности за счет определени среднего квадратического отклонени высот неровностей анизотропной составл ющей о и среднего квадратического отклонени высот неровностей изотропной составл ющей 02.
Цель достигаетс тем, что в предлагаемом способе измерени средних квадрати- ческих отклонений высот неровностей анизотропной поверхности освещают контролируемую поверхность издели параллельным пучком монохроматического излучени под острым углом относительно нормали к поверхности, определ ют зеркально отраженный от поверхности поток Рз и два интегральных диффузных потока, причем , согласно изобретению, устанавливают контролируемую поверхность так, чтобы плоскость падени излучени была параллельна следам обработки на ней, при этом определение интегрального диффузного потока F,, производ т в телесном угле, соответствующем пр моугольной площадке с шириной, равной диаметру зеркально отраженного пучка, и угловой длиной, выбираемой в зависимости от диапазона пространственной фильтрации, а затем устанавливают контролируемую поверхность так, чтобы плоскость падени излучени была перпендикул рна следам обработки на ней, при этом определение интегрального диффузного потока FI производ т в том же телесном угле, что и Fjr, определ ют отношени Р„ /Рз, (FL- Р«)Рз и по ним суд т о параметрах 72 и сп анизотропной поверхности.
Цель достигаетс также тем, что в устройстве дл измерени средних квадратиче- ских отклонений высот неровностей анизотропной поверхности, содержащем источник излучени , модул тор и оптическую систему, последовательно устанавливаемые под острым углом к контролируемой поверхности, маску, две подвижные относительно оптической оси устройства шторки, объектив, светофильтры, приемник излучени , последовательно устанавливаемые по ходу отраженного от контролируемой поверхности излучени , и блок обработки сигналов , согласно изобретению, объектив установлен так, что его оптическа ось расположена под углом, отличающимс от зеркального , и рассто ние между осью зеркального лучка и краем входного зрачка объектива равно половине диаметра зеркального пучка, в маске в плоскости падени излучени выполнено отверстие в виде пр моугольной щели, ширина которой равна диаметру зеркально отраженного пучка, в одной шторке выполнено круглое отверстие дл прохождени зеркально отраженного пучка, а во второй шторке выполнено в плоскости падени излучени пр моугольное отверстие с шириной, равной ширине отверсти в маске, и длиной, меньшей длины отверсти в маске на величину диаметра зеркально отраженного пучка.
Именно предлагаема форма отверстий в маске и шторках и смещение оптической оси объектива относительно зеркального направлени обеспечивают, согласно способу , измерение интегральных диффузных потоков вблизи плоскости падени и тем самым достижение цели. Это позвол ет сделать вывод, что предлагаемый способ и устройство св заны между собой единым замыслом.
На фиг.1 изображена принципиальна схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг.2-4 - конфигураци маски и подвижных шторок; на фиг.5 и б - условно показаны взаимное расположение отверстий в маске и подвижных шторах в их
1и II положени х (области, через, которые проход т потоки излучени , заштрихованы ); на фиг.7 изображена геометри регистрируемого интегрального диффузного потока.
Устройство (фиг.1) содержит источник 1 монохроматического излучени , модул тор
2и оптическую систему 3, последовательно устанавливаемые под острым углом к плоскости А-А измерени , маску 4, две подвиж- ные относительно оптической оси устройства шторки 5 и б, объектив 7, светофильтры 8, приемник 9 излучени , последо- вательно устанавливаемые по ходу излучени , отраженного от контролируемой поверхности издели 11, установленной в плоскость А-А измерени , и блок 10 обработки сигналов, объектив 7 установлен так, что его оптическа ось расположена под углом , отличающимс от зеркального, и рассто ние между осью зеркального пучка и краем входного зрачка объектива равно половине диаметра зеркального пучка, в маске 4 в плоскости падени излучени выполнено отверстие в виде пр моугольной щели (фиг.2), ширина которой а равна диаметру зеркально отраженного пучка, а длина bi определ етс диапазоном пространственной фильтрации, в одной шторке 5 выполнено круглое отверстие с радиусом х а/2 дл прохождени зеркально отраженного пучка (фиг.З), а во второй шторке 6 (фиг.4) выполнено в плоскости падени пр моугольное отверстие с шириной, равной ширине отверсти в маске и длиной b2 bi - а, меньшей длины отверсти в маске на величину диаметра зеркально отраженного пучка.
Способ измерени осуществл етс следующим образом.
Монохроматический параллельный пучок от источника 1 излучени , пройд модул тор 2 и оптическую систему 3, падает на установленную в плоскость А-А измерени контролируемую поверхность издели 11, под углом падени ip относительно нормали к поверхности, измер емую поверхность
издели 11 устанавливают в плоскости А-А так, чтобы плоскость падени излучени была параллельна следам обработки, вдвигают подвижную шторку 5 и измер ют прошедшие через щель в маске 4, отверстие
в шторке 5 (фиг.5) и светофильтры 8 зеркально отраженный поток Рз с помощью приемника 9 излучени и электронного блока 10, вдвигают шторку б и измер ют интегральный диффузный поток Fjf, прошедший через
щель в маске 4 и щель в подвижной шторке 6. Поворачивают измер емую поверхность издели 11 на 90° так, чтобы плоскость падени излучени была перпендикул рна следам обработки и измер ют интегральный диффузный поток, прошедший через щель в маске 4 в подвижной шторке 6. Затем определ ют отношени F,, /Рз и (Р. - Рц)/Рз, по которым вычисл ют az среднее квад- ратическое отклонение высот неровностей
изотропной составл ющей и о - среднее квадратическое отклонение высот неровностей анизотропной составл ющей, так как
Р„/Рз А(7§; (Ј-F,, ХРз«/М:
a M+oL
где А и В - теоретические коэффициенты, завис щие от угла падени $ ширины и угловой длины щели в подвижной шторке 6 (фиг.4 и 7), определ емой диапазоном пространственной фильтрации, длины волны излучени А и интервала коррел ции высот неровностей.
Знание интервала коррел ции не требуетс , так как его изменение слабо вли ет на численные значени коэффициентов А и В. При измерении параметров шерохова- тости необходимо выделить совокупность неровностей в некотором диапазоне пространственных шагов Ал-(пространственных частот гп 2 /Ап , Пс 2 л/Ak), в частности дл разделени шероховатости и
волнистости поверхности. Этот диапазон должен нормироватьс , так как от него завис т численные значени параметров шероховатости при измерении конкретных поверхностей. Он выбираетс на основании эксплуатационных и других требований к поверхности, нормативных документов.
Диапазон пространственной фильтрации в данном способе и устройстве ограничен областью пространственных шагов неровностей от An Л/(81пвп - sin V) до Ак A/(s i п©к - s I nt/)), где А- длина волны излучени , а ©н и ©k - начальный и конечный углы охвата области, в которой определ ютс интегральные диффузные потоки. Дл обеспечени заданного диапазона пространственной фильтрации в предлагаемом способе и устройстве, задав длину волны излучени источника, выбирают угловую длину щели Д0 ©к - ©н в подвижной шторке 6.
При этом телесный угол Да (фиг.7), в котором определ ют интегральные диффузные потоки Р.И Р„, образован - несколькими гран ми, имеющими общую точку (вершину) - освещенный участок в плоскости измерени на поверхности издели 11 и проход щими через край площадки с шириной а, равной диаметру зеркально отраженного пучка, и угловой длиной А0. В устройстве этот телесный угол реализован в виде пр моугольной щели в подвижной шторке 6. Линейные размеры а и Ьг св заны с угловыми Дай Д@ соотношени ми
sinA0«b2/R,
где R - рассто ние от плоскости измерени до плоскости маски вдоль оптической оси объектива 7.
Устройство работает следующим образом .
Параллельный пучок монохроматического излучени из источника 1, например гелий-неонового лазера, модулируетс модул тором 2, представл ющим собой жидкокристаллическую чейкус пол ригатором, и оптической системой 3 направл етс на измер емую анизотропную поверхность издели 11, установленную в плоскости А-А измерени так, что плоскость падени излучени проходит параллельно следам обработки. Подвижна шторка 5 должна быть вдвинута. Отраженный в зеркальном направлении поток проходит через круглое отверстие в шторке 5, щель а маске 4, объектив 7, светофильтры 8, падает на приемник 9 излучени , и электронный блок обработки сигналов измер ет сигнал, пропорциональный потоку.
Затем подвижна шторка 5 выдвигаетс , а подвижна шторка 6 вдвигаетс . При этом сигнал пропорциональный потоку Рч, прошедшему через щели в маске 4 и шторке 6.
После этого контролируема поверхность изделий 11 поворачиваетс на 90° в плоскости измерени , так что при этом плоскость падени излучени проходит перпендикул рно следам обработки. При этом измер емое отраженное излучение пропорционально анизотропной составл ющей. При вдвинутой подвижной шторке 6 измер етс сигнал FL. Определ ютс отношени F,,
/Рз и (Рх - Р„)/Рз, которые позвол ют вычислить средние квадратические отклонени высот неровностей (72 и а 1 высот неровностей изотропной и анизотропной составл ющих шероховатости.
Таким образом, в отличие от известного предлагаемый способ и устройство позвол ют количественно определить высотные параметры шероховатости анизотропных поверхностей.
Если маска 4 плоска , то из-за больших углов охвата ( -40°) объектива 7 при вычислении параметров шероховатости, следует учитывать разные рассто ни от центра и краев маски до измер емой поверхности.
Чтобы этого избежать можно маску выполнить в форме цилиндра радиусом R, где R - рассто ние от центра маски до контролируемой поверхности.
Таким образом, предлагаемые способ и
устройство отличаютс от известных, поскольку обладают новыми признаками, обеспечивающими повышение точности и информативности. Способ позвол ет осуществл ть контроль как изотропных, так и
анизотропных поверхностей.
Способ и устройство позвол ют осуществить автоматический контроль изделий непосредственно на технологическом оборудовании в реальном масштабе времени,
так как обладают высокой производительностью .
Claims (2)
- Формула изобретени 1.Способ измерени среднего квадра- тического отклонени высот неровностейанизотропной поверхности издели , заключающийс в том, что освещают контролируемую поверхность издели параллельным пучком монохроматического излучени под острым углом относительно нормали к поверхности , определ ют зеркально отраженный от поверхности поток Рз и два интегральных диффузных потока и по ним суд т о среднем квадратическом отклонении высот неровностей, отличающийстем, что, с целью повышени точности измерени и информативности за счет определени среднего квадратического отклонени высот неровностей анизотропной составл ющей (71 и среднего квадратического от- клонени высот неровностей изотропной составл ющей &2, устанавливают контролируемую поверхность так, чтобы плоскость падени излучени была параллельна следам обработки на ней, при этом определе- ние интегрального диффузного потока F, производ т в телесном угле, соответствующем пр моугольной площадке с шириной, равной диаметру зеркально отраженного пучка, и угловой длиной, выбираемой в за- висимости от диапазона пространственной фильтрации, а затем устанавливают контролируемую поверхность так, чтобы плоскость падени излучени была перпендикул рна следам обработки на ней, при этом опреде- ление интегрального диффузногЪ потока FI производ т в том же телесном угле, что и FH, определ ют отношени F«/Fs и (В. - Б)/Рз и по ним суд т о параметрах а и cfc шероховатости анизотропной поверхности.
- 2.Устройство дл измерени среднего квадратического отклонени высот неровностей анизотропной поверхности издели , содержащее источник излучени , .модул тор и оптическую систему, последовательноъ,- --itISAустанавливаемые под острым углом к контролируемой поверхности, маску, две подвижные относительно оптической оси устройства шторки, объектив, светофильтры и приемник излучени , последовательно устанавливаемые по ходу отраженного от контролируемой поверхности излучени , и блок обработки сигналов, отличающеес тем, что объектив предназначен дл установки таким образом, чтобы его оптическа ось и нормаль к контролируемой поверхности составл ли угол, больший угла зеркального отражени , и рассто ние между осью зеркального пучка и краем входного зрачка объектива было равно половине диаметра зеркального пучка, в маске в плоскости падени излучени выполнено отверстие в виде пр моугольной щели, ширина которой равна диаметру зеркально отраженного пучка, а углова длина выбрана в зависимости от диапазона пространственной фильтрации , в одной шторке выполнено круглое отверстие дл прохождени зеркально отраженного пучка, а в другой шторке выполнено в плоскости падени излучени пр моугольное отверстие с шириной, равной ширине отверсти в маске, и длиной, меньшей длины отверсти в маске на величину диаметра зеркально отраженного пучка .ЬгФиг.ЗФигЛФив, 5Фиг. 6fF1 -Фае .7V
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894729093A SU1700359A1 (ru) | 1989-08-14 | 1989-08-14 | Способ измерени среднего квадратического отклонени высот неровностей анизотропной поверхности издели и устройство дл его осуществлени |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894729093A SU1700359A1 (ru) | 1989-08-14 | 1989-08-14 | Способ измерени среднего квадратического отклонени высот неровностей анизотропной поверхности издели и устройство дл его осуществлени |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1700359A1 true SU1700359A1 (ru) | 1991-12-23 |
Family
ID=21465810
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894729093A SU1700359A1 (ru) | 1989-08-14 | 1989-08-14 | Способ измерени среднего квадратического отклонени высот неровностей анизотропной поверхности издели и устройство дл его осуществлени |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1700359A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113188471A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-07-30 | 中国石油大学(华东) | 一种酸蚀裂缝非均匀刻蚀程度量化评价方法 |
-
1989
- 1989-08-14 SU SU894729093A patent/SU1700359A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 815482, кл. G 01 В 11 /30, 1979. Авторское свидетельство СССР № 1067350, кл. G 01 В 11 /30,1983. . * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113188471A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-07-30 | 中国石油大学(华东) | 一种酸蚀裂缝非均匀刻蚀程度量化评价方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4360275A (en) | Device for measurement of optical scattering | |
US7391518B1 (en) | Device and method for the determination of the quality of surfaces | |
US4371785A (en) | Method and apparatus for detection and analysis of fluids | |
US4227809A (en) | Method of detecting flaws on the surface of metal | |
US5135306A (en) | Particle measuring method and apparatus | |
SU1700359A1 (ru) | Способ измерени среднего квадратического отклонени высот неровностей анизотропной поверхности издели и устройство дл его осуществлени | |
Tanner | The use of laser ligth in the study of metal surfaces | |
JPH0758268B2 (ja) | 空間フィルタと面構造をモニタするシステム | |
EP0128183B1 (en) | Inspection apparatus and method | |
SU1262280A1 (ru) | Способ измерени параметров шероховатости сверхгладких поверхностей изделий | |
RU2268495C1 (ru) | Устройство для идентификации объекта | |
SU1067350A1 (ru) | Устройство дл изменени шероховатости поверхности | |
SU1259159A1 (ru) | Способ определени коэффициента пропускани интерференционных фильтров | |
SU654853A1 (ru) | Бесконтактный фотометрический способ измерени высоты шероховатости поверхности непрозрачных образцов | |
SU1737265A1 (ru) | Устройство дл измерени угла конуса внутренних конических поверхностей деталей | |
RU2790949C1 (ru) | Устройство для измерения двунаправленной функции рассеяния (варианты) | |
SU1396008A1 (ru) | Способ измерени коэффициента ркости диффузно отражающих поверхностей,имеющих неоднородно отражающие элементы | |
RU2727779C1 (ru) | Двойной интерференционный спектрометр | |
SU1548663A1 (ru) | Интерферометр дл контрол оптических поверхностей вращени | |
JPH04181251A (ja) | フォトマスク検査装置 | |
RU2172945C2 (ru) | Устройство для измерения коэффициента пропускания оптической пластины | |
RU1795277C (ru) | Измерительный комплекс дл контрол шероховатости поверхностей | |
Baker | Polarization micro-metrology | |
RU2036416C1 (ru) | Устройство для измерения шероховатости и волнистости поверхности при фиксированных значениях базовой длины | |
RU2107903C1 (ru) | Способ контроля формы оптической поверхности |