SU1702179A1

SU1702179A1 - Method of determining part surface roughness

Info

Publication number: SU1702179A1
Application number: SU894738337A
Authority: SU
Inventors: Наталья Николаевна Большанини
Original assignee: Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики
Priority date: 1989-09-18
Filing date: 1989-09-18
Publication date: 1991-12-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано, в частности, дл определени шероховатости поверхности детали из прозрачного материала . Цель изобретени - повышение чувст- вительност) и точности определени шероховатости поверхности детали из прозрачного материала за счет отсутстви наложени зеркальной и диффузной компонент, отсутстви вли ни отражени от других поверхностей исследуемой детали из прозрачного материала, а также отсутстви вли ни точности изготовлени эталона на результаты измерени . Освещают световым потоком от источника 1 когерентного монохроматического излучени на поверхность исследуемой детали 15 со стороны среды с большим показателем преломлени и под углом, величина которого не меньше критического значени дл данного материала детали. Регистрируют величину сигнала, пропорциональную интенсивности г рассе нного излучени , прошедшего контролируемую поверхность за счет нарушени полного внутреннего отражени , и величину сигнала , пропорциональную интенсивности 0 падающего излучени . Среднеквадратичную шероховатость о определ ют по формуле j 0r :lo)2 : 4 JTCOS v, где А - длина волны когерентного источника; v - угол падени излучени на контролируемую поверхность. 1 ил. Ё VJ О го V4 Ю The invention relates to a measurement technique and can be used, in particular, to determine the surface roughness of a part of a transparent material. The purpose of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of determining the surface roughness of a part made of a transparent material due to the absence of a mirror and diffuse component, the effect of reflection from other surfaces of the part being made of a transparent material, as well as the lack of accuracy of the standard production on the measurement results . Light is illuminated from the source of coherent monochromatic radiation to the surface of the investigated part 15 from the medium with a large refractive index and at an angle whose value is not less than the critical value for a given material of the part. A signal is recorded that is proportional to the intensity g of the scattered radiation that has passed through the monitored surface due to the violation of total internal reflection, and the signal that is proportional to the intensity 0 of the incident radiation. The root-mean-square roughness o is determined by the formula j 0r: lo) 2: 4 JTCOS v, where A is the wavelength of the coherent source; v is the angle of incidence of radiation on the monitored surface. 1 il. YO VJ Oh go V4 Yu

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для определения шероховатости поверхности детали из прозрачного материала.The invention relates to measuring technique and can be used, in particular, to determine the surface roughness of a part made of a transparent material.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности определения шероховатости поверхности детали из прозрачного материала за счет отсутствия наложения зеркальной идиффузной компонент, отсутствия влияния отражения от других поверхностей исследуемой детали из прозрачного материала, а также отсутствия влияния точности изготовления эталона на результаты измерения.The purpose of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of determining the surface roughness of a part made of transparent material due to the absence of superimposition of a mirror and diffuse components, the absence of the influence of reflection from other surfaces of the investigated part from a transparent material, and the lack of influence of the accuracy of manufacturing the standard on the measurement results.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства, реализующего способ.The drawing shows a schematic diagram of a device that implements the method.

Устройство содержит источник 1 когерентного монохроматического излучения, модулятор 2 (прерыватель светового потока), светоделитель 3. фотоприемник 4, призму 5, предметный столик 6, объектив 7, линзовую систему 8, призму 9, линзу 10, фотоприемник 11, предусилитель 12, селективный измеритель 13 отношения электрических сигналов и призму 14. Позицией 15 обозначена исследуемая деталь.The device contains a source 1 of coherent monochromatic radiation, a modulator 2 (light chopper), a beam splitter 3. a photodetector 4, a prism 5, a stage 6, a lens 7, a lens system 8, a prism 9, a lens 10, a photodetector 11, a preamplifier 12, a selective meter 13 relations of electrical signals and prism 14. Position 15 denotes the investigated part.

Светоделитель 3 разделяет модулированный световой поток на две части. Половина его. проходя призму 5 и исследуемую деталь 15 или отражаясь от призмы 14, направляется в измерительный канал, состоящий из объектива 7, линзовой системы 8, призмы 9, линзы 10 и фотоприемника 11. Другая половина падает на фотоприемник 4 и служит для коррекции помех в устройстве. Предусилитель 12 использован для согласования выходного сопротивления фотоприемника 11 и входного сопротивления измерителя 13 отношения электрических сигналов. Выходной сигнал измерителя 13 пропорционален измеряемой интенсивности.The beam splitter 3 divides the modulated light flux into two parts. Half of it. Passing the prism 5 and the test piece 15 or reflected from the prism 14, it is sent to the measuring channel, which consists of the lens 7, the lens system 8, the prism 9, the lens 10, and the photodetector 11. The other half falls on the photodetector 4 and serves to correct interference in the device. The preamplifier 12 is used to match the output resistance of the photodetector 11 and the input resistance of the meter 13 of the ratio of electrical signals. The output signal of the meter 13 is proportional to the measured intensity.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Предметный столик 6 помещают в положение I. Излучение от источника 1 когерентного монохроматического излучения прерывается модулятором 2 и падает на светоделитель 3. 50% светового потока проходит через светоделитель 3 и попадает на фотоприемник 4. Вторая половина отражается от светоделителя 3, проходит через призму5 и установленную на верхней грани призмы 5 на слое иммерсии исследуемую деталь 15, отражается от верхней (контролируемой) поверхности детали 15 под углом 45° и проходит обратно в призму 5. Рассеянное верхней поверхностью детали 15из лучение собирается объективом 7 и передается линзовой системой 8, призмой 9 и линзой 10 на фотоприемник 11. Сигнал с фотоприемника 11 попадает через предусилитель 12 на первый вход измерителя 13 отношения электрических сигналов. На второй вход измерителя 13 отношения электрических сигналов поступает сигнал от фотоприемника 4. Измеритель 13 отношения преобразует поступившие сигналы от фотоприемников 11 и 4 в их отношение. Выходной сигнал Ιτ на цифровом табло измерителя 13 отношения пропорционален интенсивности излучения,рассеянного контролируемой поверхностью детали 15 вследствие нарушения полного внутреннего отражения. Предметный столик 6 помещают в положение II.The stage 6 is placed in position I. The radiation from the source 1 of coherent monochromatic radiation is interrupted by the modulator 2 and falls on the beam splitter 3. 50% of the light flux passes through the beam splitter 3 and enters the photodetector 4. The second half is reflected from the beam splitter 3, passes through the prism 5 and installed on the upper face of prism 5 on the immersion layer, the test piece 15 is reflected from the upper (controlled) surface of the workpiece 15 at an angle of 45 ° and passes back to the prism 5. Scattered by the upper surface of the workpiece 15 from the beam of going lens 7 and is transmitted to the lens system 8, a prism 9, and lens 10 to a photodetector 11. The signal from the photodetector 11 passes through a preamplifier 12 to a first input meter 13, the relationship of electrical signals. The signal from the photodetector 4 is received at the second input of the meter for the ratio of electrical signals 4. The meter 13 of the ratio converts the received signals from the photodetectors 11 and 4 into their ratio. The output signal Ιτ on the digital display of the ratio meter 13 is proportional to the intensity of the radiation scattered by the controlled surface of the part 15 due to the violation of the total internal reflection. The stage 6 is placed in position II.

Когерентное излучение от источника 1 прерывается модулятором 2 и падает на светоделитель 3, который 50% светового потока направляет на фотоприемник 4. а вторую половину -- на призму 14. Отразившееся от поверхности призмы излучение через объектив 7, линзовую систему 8. призму 9 и линзу 10 попадает на фотоприемник 11.Coherent radiation from source 1 is interrupted by a modulator 2 and incident on a beam splitter 3, which directs 50% of the light flux to a photodetector 4. and the other half to a prism 14. The radiation reflected from the surface of the prism through lens 7, lens system 8. prism 9, and lens 10 hits the photodetector 11.

На первый вход измерителя 13 отношения электрических сигналов подается прошедший предусилитель 12 сигнал от фотоприемника 11. на второй вход - сигнал от фотоприемника 4.The signal transmitted from the photodetector 11 is transmitted to the first input of the meter 13 of the ratio of electrical signals, and the signal from the photodetector 4 is transmitted to the second input.

Выходной сигнал Ιο измерителя 13 отношения электрических сигналов, получаемый как отношение сигнала от фотоприемника 11 к сигналу от фотоприемника 4 пропорционален интенсивности излучения, падающего на контролируемую поверхность 15.The output signal Ιο of the meter 13 of the ratio of electrical signals, obtained as the ratio of the signal from the photodetector 11 to the signal from the photodetector 4 is proportional to the intensity of the radiation incident on the monitored surface 15.

Вычисляют значение среднеквадратичной шероховатости по_формуле _ λ πcosv ^Vl₀ ' гдеУ-длина волны когерентного излучения;The root mean square roughness is calculated from the formula _ λ πcosv ^V l ₀ 'where Y is the wavelength of coherent radiation;

V - угол падения излучения на контролируемую поверхность;V is the angle of incidence of radiation on the controlled surface;

% - интенсивность излучения,рассеянного этой поверхностью;% - the intensity of the radiation scattered by this surface;

Ιο - интенсивность падающего излучения.Ιο is the intensity of the incident radiation.

Claims

Claim

A method for determining the surface roughness of a part, which consists in irradiating the investigated surface with coherent radiation, registering the intensity of 3 ^ radiation scattered by this surface, and determining the surface roughness value, characterized in that, in order to increase the sensitivity and accuracy of determining the surface roughness of the part from transparent material, irradiation of the investigated surface is carried out through a prism, the refractive index of which is greater than the refractive index of the part and at an angle ADEN, no less critical for the material of the workpiece, the intensity of the register 1 ₀ of the incident radiation onto the surface of the items, and determine the relation velichinuYsherohovatosti __ λ j?

5 ° 4 π COS V Ιο 'WHERE is the wavelength of coherent radiation; ; V g is the angle of incidence of radiation on the test surface.

Editor A. Dolinich Compiled by L. Lobzova Tehred M. Morgenthal. Corrector M.Sh ^ Roshi

Order 4534 Circulation Subscription

VNIIIPI of the State Committee for Inventions and Discoveries at the State Committee for Science and Technology

113035, Moscow, Zh-35, Raushskaya nab., 4/5

Production and Publishing Combine Patent, Uzhgorod, 101 Gagarin St.