SU1747899A1 - Surface microgeometry testing method - Google Patents

Surface microgeometry testing method Download PDF

Info

Publication number
SU1747899A1
SU1747899A1 SU894671659A SU4671659A SU1747899A1 SU 1747899 A1 SU1747899 A1 SU 1747899A1 SU 894671659 A SU894671659 A SU 894671659A SU 4671659 A SU4671659 A SU 4671659A SU 1747899 A1 SU1747899 A1 SU 1747899A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
height
microgeometry
zero
profile
asperities
Prior art date
Application number
SU894671659A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Николаевич Федоров
Николай Петрович Дудник
Валентин Григорьевич Гришко
Виктор Алексеевич Хвалов
Original Assignee
Институт проблем регистрации информации АН УССР
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт проблем регистрации информации АН УССР filed Critical Институт проблем регистрации информации АН УССР
Priority to SU894671659A priority Critical patent/SU1747899A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1747899A1 publication Critical patent/SU1747899A1/en

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике. Цель изобретени  - расширение технологических возможностей за счет контрол  высоты микронеровностей с нулевыми и отрицательными углами профил . Согласно способу регистрируют интенсивности излучени  в двух област х , расположенных симметрично оси подсвечивающего пучка. Соотношение данных интенсивностей св зано с высотой мик- онеровности. 3 ил. The invention relates to a control and measuring technique. The purpose of the invention is the expansion of technological capabilities by controlling the height of asperities with zero and negative profile angles. According to the method, the radiation intensities are recorded in two regions located symmetrically with the axis of the illuminating beam. The ratio of these intensities is related to the height of the microwaves. 3 il.

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и предназначено дл  бесконтактного контрол  шероховатости поверхности изделий, полученных различными способами механической обработки .The invention relates to a control and measuring technique and is intended for contactless control of the surface roughness of products obtained by various methods of mechanical processing.

Одной из наиболее сложных проблем современного машиностроени   вл етс  контроль микрогеометрии изделий бесконтактным методом.One of the most difficult problems of modern engineering is to control the microgeometry of products using the contactless method.

Известны оптические приборы, позвол ющие дать интегральную оценку шероховатости поверхностиOptical devices are known that make it possible to give an integral estimate of the surface roughness.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  бесконтактного измерени  грубости поверхности. Устройство содержит фотоприемник, имеющий в блоке формировани  изображени  оптический датчик положени , светоизлучатели, расположенные по обе стороны фотоприемника и имеющие оптические оси, наклоненные под определенным углом к оптической оси фото- приемника. Кроме того, имеютс  затворы,Closest to the present invention is a device for contactless measurement of surface roughness. The device comprises a photodetector having an optical position sensor in the imaging unit, light emitters located on both sides of the photodetector and having optical axes inclined at a certain angle to the optical axis of the photoreceiver. In addition, there are gates

которые поочередно пропускают пучки от светоизлучателей на измер емую поверхность , след щий блок управлени , который при помощи датчика детектирует отклонени  положени  светового п тна, попеременно создаваемого на поверхности каждым из пучков.which alternately transmit beams from light emitters onto the measured surface, a tracking control unit, which with the help of a sensor detects deviations of the position of the light spot, alternately created on the surface by each of the beams.

Однако данное устройство не позвол ет определить высоту микронеровностей поверхности с отрицательным и нулевым углом профил , что св зано с отсутствием возможности контрол  соответствующих углов наклона нормали к исследуемой поверхности след щим блоком управлени . Кроме того, устройство имеет несколько ис- точнико в излучени  поэтому различие временных излучательных характеристик одна относительно другой приводит к дополнительным погрешност м Определени  угла наклона поверхности.However, this device does not allow to determine the height of asperities of the surface with a negative and zero angle of the profile, which is due to the inability of the control unit to control the corresponding angles of inclination of the normal to the surface under investigation. In addition, the device has several sources of radiation, therefore, the difference in temporal radiative characteristics of one relative to the other leads to additional errors in determining the angle of inclination of the surface.

Цель изобретени  - расширение технологических возможностей способа контрол  микрогеометрии поверхности за счет конт ,9The purpose of the invention is the expansion of the technological capabilities of the method of controlling the surface microgeometry by means of contour, 9

ЁYo

VIVI

V4 00 Ю ОV4 00 Yu O

рол  высоты микронеровностей с нулевым и отрицательным углом профил .roll height of asperities with zero and negative profile angle.

Поставленна  цель достигаетс  способом контрол  микрогеометрии поверхности , заключающимс  в сканировании лазерного луча по исследуемой поверхно- сти в заданном направлении и приеме отраженного от поверхности луча на фотоприемное устройство. В процессе измерени  совмещаетс  положение п тна света, соответствующее центру падающего луча, с крайней точкой поверхности в месте измерени  высоты, фиксируетс  при этом распределение интенсивности в дифрагированном поверхностью луче, а глубина профил  определ етс  из численного решени  следующего уравнени :This goal is achieved by controlling the surface microgeometry, which involves scanning the laser beam over the surface under investigation in a given direction and receiving the beam reflected from the surface to the photoreceiver. During the measurement, the position of the spot of light corresponding to the center of the incident beam is aligned with the extreme point of the surface at the height measurement site, the intensity distribution in the surface diffracted beam is fixed, and the depth of the profile is determined from the numerical solution of the following equation:

m - f(h); m - H/l2.m - f (h); m - H / l2.

где h, h - соответственно интенсивности, регистрируемые первым и вторым каналами дифференциального фотоприемника:where h, h - respectively, the intensity recorded by the first and second channels of the differential photodetector:

f(h) - функци , устанавливающа  св зь соотношени  h/l2 с глубиной профил f (h) is a function that establishes a relationship between the ratio h / l2 and the depth of the profile.

Устройство дл  измерени  микрогеометрии поверхности содержит оптически св занные с объектом контрол  источники излучени , оптическую систему и фотоприемный узел, подключенный к входам независимых усилителей. Имеютс  вычислительный и регистрирующий узлы. Выходы независимых усилителей св заны с функциональным преобразователем, фиксирующим отношение их интенсивностей. который св зан через ключ с генератором линейно измен ющегос  напр жени , генератором тактовых импульсов и счетчиком, определ ющим высоту микронеровностей по сигналу нуль-органа; индицированному на индикаторе.A device for measuring surface microgeometry contains radiation sources optically coupled to the object to be monitored, an optical system, and a photoreceiver node connected to the inputs of independent amplifiers. There are compute and register nodes. The outputs of the independent amplifiers are associated with a functional transducer, fixing the ratio of their intensities. which is connected via a switch to a linearly varying voltage generator, a clock pulse generator, and a counter, which determines the height of the irregularities according to the zero-organ signal; displayed on the indicator.

На фиг. 1 изображены микронеровности с отрицательным и нулевым углом: на фиг.2FIG. 1 shows the irregularities with negative and zero angle: in figure 2

-форма распределени  энергии: на фиг.З - функциональна  схема устройства дл  контрол  микрогеометрии.- form of energy distribution: in FIG. 3 - a functional diagram of the device for monitoring microgeometry.

Пример конкретной реализации предлагаемого способа контрол  микрогеометрии поверхности эталонных мер настройки профилографов-профи лометров иллюстрируетс  с помощью устройства (фиг.З),An example of a specific implementation of the proposed method for controlling the microgeometry of the surface of standard measures of setting profilographs-profilometers is illustrated with the help of the device (Fig. 3),

Излучение лазера 1 через светоделитель 2 фокусируетс  на исследуемой поверхности 3 микрообъективом 4. Отраженное излучение возвращаетс  через объектив 4, светоделитель2 и направл етс  надвухпло- щадный фотоприемнмк 5, причем граница раздела фотоприемников ориентированаThe radiation of laser 1 through the beam splitter 2 is focused on the surface under study 3 by the micro-lens 4. The reflected radiation is returned through the lens 4, the beam splitter 2 and the super-flat photodetector 5 is directed, the photodetector interface is oriented

по оптической оси микрообъектива и перпендикул рна направлению сканировани . Сигналы с фотоприемника через согласующие предусилители 6 и 7 поступают на регистрирующее устройство 8. Сканиру  лучом исследуемую поверхность, фиксируют форму распределени  энергии в дифрагированном потоке. Если п гно находитс  далеко слева или справа от пр моугольного выступа , то форма распределени  энергии в дифрагированном луче подобна падающему. Когда п тно начинает наползать на пр моугольный выступ или впадину, распределение энергии начинает мен ть форму. Этоalong the optical axis of the micro-lens and perpendicular to the scanning direction. The signals from the photodetector through matching preamplifiers 6 and 7 are fed to the recording device 8. The scanned surface of the scanned beam, record the form of the energy distribution in the diffracted stream. If the beam is far to the left or right of a rectangular protrusion, then the form of the energy distribution in the diffracted beam is similar to the incident one. When the spot begins to creep onto a rectangular protrusion or trough, the distribution of energy begins to change shape. it

происходит до тех пор, пока п тно полностью не пройдет через преп тствие. Начало и конец этого процесса фиксируетс  по нулю сигнала l(t) 1 - li/la. Учитыва  симметричность распределени  Гаусса вhappens until the spot completely passes through the obstacle. The beginning and end of this process is recorded by the zero of the signal l (t) 1 - li / la. Taking into account the symmetry of the Gaussian distribution in

падающем луче, всегда можно определить точку, когда центр луча находитс  на краю впадины. В записанной форме сигнала эта точка соответствует экстремуму сигнала t2 (to - ti)/2, где пи 1з - ближайшие точки,incident beam, you can always determine the point when the center of the beam is at the edge of the trough. In the recorded waveform, this point corresponds to the extremum of the signal t2 (to - ti) / 2, where pi 1h are the nearest points,

соответствующие нул м функции I (t) (фиг.2). Далее измер етс  отношение в этой точке т.2. Высота микронеровностей св зана с сигналом выражениемthe corresponding zero functions I (t) (figure 2). The ratio is measured at this point v.2. The height of the asperities is associated with the signal expression

/d(xf)dxf/ d (xf) dxf

11 -°°11 - °°

12 ° ,12 °

/ftxf)dxf/ ftxf) dxf

4040

где (xf) y3(xf) y9 (dt) - комплексное сопр жение ,where (xf) y3 (xf) y9 (dt) is the complex conjugation,

(xf) +(xf) +

4545

А х22  A h22

+ Т77- ехР( ехР J Г + T77-exp (exp J J

л о/ТЛl o / tl

(-2h)(-2h)

где р - диаметр п тна по уровню змплиту- ды /е;where p is the diameter of the spot in terms of amplitude / e;

А - амплитуда падающего пол ;And - the amplitude of the falling floor;

А - длина волны лазерного излучени ;A is the laser wavelength;

f - фокусное рассто ние микрообъектива; xf- координата фотоприемника;f is the focal distance of the microscope; xf is the coordinate of the photodetector;

h - глубина, е - основание натурного логарифма.h - depth, e - the basis of the natural logarithm.

Claims (1)

Реша  численно уравнение относительно h. находим глубину (высоту) впадины (выступа ) с нулевым или отрицательным углом профил  микрогеометрии В частности, при измерении высоты ммкронеровностей на эталонной мере, имеющей микрогеометрию пр моугольной формы (« 0). где а - угол профил  (фиг.1), высотой h - 0,1 мкм отношение интенсивности в точке t2 при длине волны лазерного излучени  0,83 мкм составл ет 1,306. На основании полученных данных из решени  уравнени  определена высота микронеровностей с нулевым углом профил , котора  составл ет 0,1 мкм. Формула изобретени  Способ контрол  микрогеометрии поверхности , заключающийс  в сканированииSolving a numerical equation for h. we find the depth (height) of the depression (protrusion) with a zero or negative angle microgeometry profile. In particular, when measuring the height of mm-irregularities on a reference measure that has a rectangular microgeometry (“0). where a is the angle of the profile (Fig. 1), height h is 0.1 microns, the intensity ratio at the point t2 at a laser wavelength of 0.83 microns is 1.306. On the basis of the obtained data from the solution of the equation, the height of asperities with a zero profile angle, which is 0.1 µm, is determined. The claims of the method of controlling the microgeometry of the surface, which consists in scanning поверхности лазерным лучом, регистрации интенсивности отраженного от поверхности излучени  и определении параметров микрогеометрии по зарегистрированнойthe surface of the laser beam, recording the intensity of the radiation reflected from the surface and determining the microgeometry parameters using the registered интенсивности, отличающийс  тем, что с целью расширени  технологических возможностей за счет контрол  высоты микронеровностей с нулевыми и отрицательными углами профил , интенсивностьintensity, characterized in that in order to expand technological capabilities by controlling the height of asperities with zero and negative profile angles, the intensity отраженного пучка регистрируют в двух област х , симметричных относительно линии, перпендикул рной направлению сканировани , а высоту микронеровностей определ ют по отношению интенсивностей,the reflected beam is recorded in two regions symmetrical with respect to the line perpendicular to the scanning direction, and the height of the asperities is determined by the ratio of the intensities зарегистрированных в данных област х.registered in these areas. t, tt, t Фиг.ЗFig.Z
SU894671659A 1989-04-03 1989-04-03 Surface microgeometry testing method SU1747899A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894671659A SU1747899A1 (en) 1989-04-03 1989-04-03 Surface microgeometry testing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894671659A SU1747899A1 (en) 1989-04-03 1989-04-03 Surface microgeometry testing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1747899A1 true SU1747899A1 (en) 1992-07-15

Family

ID=21438439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894671659A SU1747899A1 (en) 1989-04-03 1989-04-03 Surface microgeometry testing method

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1747899A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5463897A (en) * 1993-08-17 1995-11-07 Digital Instruments, Inc. Scanning stylus atomic force microscope with cantilever tracking and optical access

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент JP N 62-10361, кл. G 01 В 11/00, 1988. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5463897A (en) * 1993-08-17 1995-11-07 Digital Instruments, Inc. Scanning stylus atomic force microscope with cantilever tracking and optical access

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4862894A (en) Apparatus for monitoring bloodstream
US5054926A (en) Distance measuring device
US4355904A (en) Optical inspection device for measuring depthwise variations from a focal plane
US4813782A (en) Method and apparatus for measuring the floating amount of the magnetic head
US5481360A (en) Optical device for measuring surface shape
KR0125442B1 (en) Method and apparatus for the optical detection of the roughness profile of a material surface
US5202740A (en) Method of and device for determining the position of a surface
SU1747899A1 (en) Surface microgeometry testing method
JP3333236B2 (en) Optical surface profile measuring device
JPH09297014A (en) Laser radar 3-d form measurement device
EP0481387B1 (en) Photosensor device
JPS58169008A (en) Optical position measuring device
JPH0875433A (en) Surface form measuring device
JP2859359B2 (en) Micro Dimension Measurement Method
RU2091711C1 (en) Process of range measurement and device for its realization
JPS6348403A (en) Displacement detecting device
EP0159800A2 (en) Micro-dimensional measurement apparatus
SU1019237A1 (en) Surface roughness checking device
JPS6474405A (en) Method for measuring work gap at the time of arc welding
JPS5826325Y2 (en) position detection device
AU596306C (en) Distance measuring device
JPS63101702A (en) Optical length measuring gauge
JPS63191004A (en) Fine dimension measurement
JPH08320222A (en) Displacement measuring device
JPH09210620A (en) Surface position detection device