SU1712782A1 - Устройство дл контрол шероховатости поверхности - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  исследовани  и контрол  шероховатости движущихс  поверхностей. Цель изобретени  - повышение чувствительности устройства за счет улучшени  разделени  составл ющих светового потока. Устройство содержит источник 1 излучени , световод 2, перед скошенным торцом которого помещен источник 1 излучени , подключенный к регистратору 9 фотоприемник 3 с чувствительными зонами 4 и 5, разделенными нечувствительной зоной 6, в отверстии которого помещен световод 2. Чувствительные зоны 4 и 5 фотоприемника 3 выполнены асимметричными по отношению к оси световода" 2 в соответствии с границами пол  облученности, определ емыми из услови  максимального использовани  отраженного потока. 3 ил,СОсИзобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  исслед^ва- ни  и контрол  шероховатости движуща поверхностей.Известно устройство дл  контрол  liie' рохрватости поверхности, содержащее Точечный источник излучени  (светодиод), установленный в отверстии фотоприемйи- ка, подключенного к регистратору. Нй^чувст- вительную площадку фотоприемника нанесено интерференционное покрытие rie- ременной толщины, определ емой'изусЛо- ви  максимального отражени  зеркальной составл ющей лучистого потока. В этом устройстве выделение рассе нного излучени  осуществл етс  на основе.интерференционных  влений в тонких пленках. Недостатком такого устройства  вл етс  низка  чувствительность, так как в св зи с разнымугловым распределением зеркальной и рассе нной составл ющей из-за конечного размера источника излучени  часть зеркальной составл ющее^попадает на чувствительную площадку фотоприемника.Известно также устройство дл  контро-- л  линейных перемещений, способное контролировать шероховатость поверхности, содержащее источник изл.учени , размещенный перед входным торцом на оптической оси цилиндрического осветительного световода, приемный световод, фотоприемник, регистрирующее устройство. Приемный световод, располагаемыми между фотоприемником и контролируемым объектом, выполнен'В виде жгута волокон, опечен- ный на торце, обращенном к фотоприемнику и образующих кольцевую зону вокруг осветительного световода на другом торце.

Description

Принцип действи  устройства основан на изменении лучистого потока, попадающего на фотоприемник после отражени  от поверхности объекта при изменении рассто ни  между входным торцом приемного световода и освещенной микроплощадкой поверхности объекта вследствие шероховатости поверхности, при движении последней . Недостатком его  вл етс  мала  чувствительность вследствие больших потерь излучени  на входном торце приемного световода, поскольку освещающий пучок лучей не формируетс  в кольцевую зону и преимущественно отражаетс  обратно .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  устройство дл  контрол  шероховатости поверхности, содержащее регистратор, источник излучени , свётовод со скошенным торцом, перед которым расположен источни.к излучени  и фотоприемник с кольцевыми, концентрично расположенными чувствительными зонами, разделенными зоной нечувствительности, и с отверстием, в котором располож1вн световод таким образом, что его ось перпендикул рна чувствительной Нлощадке фотрприемника, помещенных в корпусе и залитых компаундом выводов регистратора . , ;.

Недостатком такого устройства  вл етс  низка  чувствительность, поскольку используетс  только небольша  часть рассе нной компоненты отраженного потоКЗ и вследствие неконцентричного распределени  облученности смешиваютс  зеркальна  и рассе нна  компоненты.

Цель изобретени  - повышение чувствительности устройЬ1 в;а за счет улучшени  разделени  составлй1рщих потока .-,:,.;

Дл  этого, в устройстве дл  контрол  шероховатости поверхности, содержащем регистратор, источник излучени , световод со скошенным торцом, перед которым расположен источник излучени , и фотоприемник с чувствительными зонами, разделеннь1мй зоной нечувствительности, и с отверстием, в котором расположен световод таким образом , что его ось перпендикул рна чувствительной площадке фотоприемника, чувствительные зоны фотоприемника выполнены асимметричными по отношению к оси световода в соответствии с границами пол  облученности, определ емыми из услови  максимального использовани  отраженного потока излучени .

На фиг. 1 изображена принципиальна  схемаустройства дл  контрол  шероховатости поверхности; на фиг. 2 - схема, по сн юща  расчет по формулам; на фиг. 3 светочувствительна  площадка фотоприемника , выполненна  в соответствии с расчетами по формулам.

Устройство содержит источник 1 излучени ,световод2, перед скошенным торцом которого помещен источник 1 излучени , фотоприемник 3 с чувствительными зонами 4 и 5, разделенными нечувствительной зоной 6, в отверстии которого помещен световод 2, помещенных в корпус 7 и залитых компаундом 8 выводов регистратора 9.

В качестве источника излучени  могут быть использованы светодиоды типа АЛ107А , АЛ-207Б, АЛ-115А, а фотоприемникОм может быть кремниевый фотодиод, чувствительна  площадка которого выполнена с по (иощью фотолитографии по специальному заказу.

Устройство работает следующим образом .

Источник 1 через световод 2 освещает микроплощадку на исследуемой поверхности 10. При этом поле облученности на поверхности 10 будет асимметричным по отношению к оси световода. При идеально гладкой поверхности 10 излучение после отражени  от нее попадает на зону нечувствительности 6 фотоприемника 3. Электрический сигнал на выходе регистратора 9 отсутствует. При наличии микронеровностей на поверхности 10 часть излучени , отклон  сь, попадает после отражени  на чувствительные зоны 4, 5 фотоприемника 3, и на выходе регистратора 9 по вл ютс  электрический сигнал, амплитуда которого зависит от шероховатости поверхности 10. При движении поверхности 10 форма сигнала на выходе регистратора 9 соответствует микропрофилю поверхно-. сти по линии, которую сканирует при движении поверхности 10 поле облученности устройства.

Чувствительные зоны фотоприемника 3 выполнены асимметричными по отношению коси световода 2 в соответствии с границами пол  облученности, определ емыми из услови  максимального использовани  отраженного потока. Границы пол  облученности можно описать следующей зависимостью (фиг. 2 и 3):

Хг p(),

(1) (2) Yr p(p)(p,

где Хг, Yr - координаты границ пол  облученности , относительно координатной сетки , св занной с центром световода;

р (у) , АХ - промежуточные результаты вычислений

у9() (-1)х{ AX-COS ±- Га +5

).)(,-()|,

/ 1°

AX h.

где -угол, может измен тьс  от О до360°Г

Га- радиус пр мого сечени  многожиль . ного световода;

п - показатель преломлени  материала световода;

h - рассто ние от источника излучени , расположенного на оси световода, до центра световода;

а - угол скоса световода;

Н - сумма рассто ний от выходнрготор ца световода до исследуемой поверхности и от этой поверхности до чувствительной площадки фотоприемника.

Например, при угле скоса входного торца световода а 25°, п 1,65, рассто нии от источника излучени  до входного торца световода h 20 мм, рассто нии Н 20 мм

и радиусе Га 5 мм дл  идеального случа , когда источник излучени  точечный, границы пол  облученности, определенные по формулам (1) - (4) имеют вид, показанный на фиг. 3.

Чувствительные площадки фотоприемника должны соответствовать границам пол  облученности, описываемым приведенными уравнени ми (1) - (4).

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  контрол  шероховатости поверхности, содержащее регистратор, источник излучени , световод со скошенным торцом, перед которым расположен источник излучени ,.и фотоприемник с чувствительными зонами, разделенными зоной нечувствительности, разделенными зоной нечувствительности, и с отверстием. в котором расположен световод таким образом , что его ось перпендикул рна чувствительной площадке фотоприемника, отличающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительности устройства, чувствительные зоны фотоприемника выполнены асимметричными по отношению к оси световода в соответствии с границами пол  облученности , определ емыми из услови  максимального использовани  отраженного потока излучени .