Устройство для контроля шероховатости поверхности

Устройство для контроля шероховатости поверхности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной те.хнике и используется для контроля качества обработки повер.хности. Целью изобретения является новыншние достоверности контроля за счет исключения фонового излучения, а также расширение диапазона гиероховатости поверхностей. Устройство содержит оптическую систему формирования сходящегося пучка лучей, которым освеи1,ается контролируемая повер.хность. Сформированный системой пучок лучей направляется на поверхность под прямым углом к ней через отверстие в плоском зеркале. Центр отверстия совпадает с центром сходимости освещаюндего пучка. Зеркало направляет зеркальную часть отраженного повер.хиостью излучения на фотоприемник . Два фотоприемника установлены симметрично относительно оси освен1аюп1его пучка. Их чувствительные площадки воспринимают излучение, отраженное поверхностью диффузно под углом 10-30 к оси освещающего пучка. Шероховатость поверхности оценивается по отно1пению потоков излучения, отраженных поверхностью в направлении фотоприемников. Благодаря тому , что в схеме отсутствуют оптические a. ie- менты. загрязнение поверхности которых может привести к появлению значительных фоновых засветок фотоприемников, устройство позволяет повысить достоверность результатов контроля. Наличие в устройстве двух фотонриемников, установленных симметрично относительно оси пучка, нозволяет повысить точность ориентации устройства относительно контролируемой поверхности. Зеркало и фотонриемник установлены с возможностью разворота вокруг центра отверстия в зеркале. Разворотом добиваются наилучшего соотноп1ения сигналов на выходе ф отоириемников, благодаря чему удается расц ирить диапазон контролируемых новерхностей. 1 з.н. ф-лы, 1 ил. (О (Л to 4 СО го 4i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ï9) (11) 1249324 1 (511 4 G 01 В 1, 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3764239/24-28 (22) 02.07.84 (46) 07.08.86. Бюл. № 29 (71) Уральский филиал Всесоюзного научноисследовательского и конструкторского института «Цветметавтоматика» (72) Б. Л. Двинянинов и Е. Н. Литвинова (53) 681.2:535.8 (088.8) (56) Патент США ¹ 3591291, кл. G 01 В 11/30, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 983455, кл. G 01 В 11/30, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ Ц1ЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ (57) Изобретение относится к контрол!и!оизмерительной технике и используется для контроля качества обработки поверхности.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет исключения фонового излучения, а также расширение диапазона шероховатости поверхностей. Устройство содержит оптическую систему формирования сходящегося пучка лучей, которым освещается контролируемая повер»ность. Сформированный системой пучок лучей направляется на поверхность под прямым углом к ней через отверстие в плоском зеркале. Центр отверстия совпадает с центром сходи мости Осв!. и!аю!цеГО Il» чка. Зеркало направляет зеркальную часть отраженного повер»ностыо излучения на фотоприемник. Два фотоприемника ус Гановлсны симметрично относительно оси освещгнощего пучка. И» чувствительные площадки Воспринимают излучение, отраженное поверхностью диффузно под углом 10 — 30= к оси освсщающего пучка. Шероховатость повср»ности оценивается по отношению потоков излучения, отраженных повер»ностьк> в IIaправлении фотоприемников. Благодаря тому, что В схеме отсутствуют 01!тичсские элементь>, загрязнение 110BppxHooTII I oTop!.lx мож T привести к появлению з>1ачитсльны» фо;.!Овы» засветок фотоприемников, устройc1 Но позВОля!.T поВысить достовернОсГЬ роз»Г!ьтатов контроля. Нали !не в устройстве !

В»уx фотоприемников, уста нов !. II III I x си ммстричщ> относя>тельно оси пучка, позволяет повысить точки>сть ориентации устройства относительно контролируемой повер»ности.

Зеркало и фотоприемник устапов lolll l с возможностью разворота вокруг центра отверстия в зеркале. Разворотом добиваются наил»"l ц!еГО СООТ!Iопlе11ия Си ГH алОВ Ilа Вы .Оде фотоприемников, благодаря чему удастся расширить диапазон контролир»уемых повер»ностей. 1 з.п. ф-,lhl, ил.

1249324

20

Форл ула изобретения

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для автоматического контроля качества обработки поверхности.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля за счет исключения фонового излучения, достигаемого в результате разделения осветительного и измерительного трактов оптической системы устройства, а также расширение диапазона шероховатости контролируемых поверхностей.

На чертеже представлена схема расположения узлов устройства.

Устройство содержит источник 1 направленного излучения, оптическая ось 2 которого направлена по нормали к контролируемой поверхности 3, линзу 4, фокус которой совпадает с отверстием плоского зеркала 5, расположенного по ходу пучка источника 1 излучения так, что центр отверстия лежит на оси пучка, фотоприемник 6, внешняя нормаль к чувствительной площадке которого направлена в сторону плоского зеркала 5 так, что совпадает с осью пучка, зеркально отражаемого контролируемой поверхностью 3 и плоским зеркалом 5, двух фотоприемников 7 и 8, установленных симметрично относительно оси пучка, зеркально отражаемого поверхностью, и ориентированных так, что внешние нормали к их чувствительным площадкам образуют с вектором осевого луча пучка, зеркально отражаемого поверхностью, угол 150 170 .

В качестве устройства направленного излучения могут быть использованы газовый лазер, полупроводниковый лазер, светодиоды. Пучок источника I с помощью линзы 4 фокусируется в отверстии зеркала 5 и падает по нормали на контролируемую поверхность 3. Зеркально-отраженный от контролируемой поверхности пучок отражается зеркалом 5 на фотоприемник 6, а диффузно рассеянный световой поток попадает непосредственно на фотоприемники 7 и 8.

С помощью электронной схемы (не показана) измеряется отношение диффузно рассеян ного и зеркально отраженного потоков излучения, характеризующее шероховатость поверхности.

Разворот фотоприемников 7 и 8 вокруг оси, перпендикулярной относительно нормалей к чувствительным площадкам второго и третьего фотоприемников, определяется шероховатостью контролируемой поверхности. Расположение фотоприемников под углом 165 — 170 выбирают для измерения шероховатости поверхностей с параметром шероховатости К„, меньшим 0,8 мкм, под углом 150 â 165 — для значения R<, больших 0,8 мкм. Одновременно изменяют положение плоского зеркала 5 и фотоприемников 6 относительно оси, проходящей через центр отверстия зеркала, перпендикулярной относительно нормали к отражающей по25

50 верхности, зеркала и нормали к чувствитель ной площадке фотоприемника 6.

Линза 4 устанавливается при измерении шероховатости поверхности вблизи нижнего предела измерения R ðàâíîãî 0,01 — 0,02 мкм в случае использования источников направленного излучения с малой расходимостью пучка. Например, при использовании газового гелийнеонового лазера ЛГ-78 линза может иметь фокусное расстояние 20—

30 мм при диаметре отверстия в плоском зеркале 0,1 мм.

Устройство для контроля шероховатости поверхности обеспечивает разделение измерительного и осветительного трактов, что приводит к повышению достоверности результатов. Расширение диапазона измерения обеспечивается изменением взаимного расположения фотоприемников и плоского зеркала относительно контролируемой поверхности.

1. Устройство для контроля шероховатости поверхности, содержащее источник направленного излучения, плоское зеркало, размещаемое по ходу пучка, зеркально отр ажаемого контролируемой поверхностью, и ориентируемое таким образом, что внешняя нормаль к его отражающей поверхности образует тупой угол с вектором осевого луча пучка, зеркально отражаемого поверхностью, фотоприемник, оптически связанный с зеркалом таким образом, что внешняя нормаль к его чувствительной площадке направлена в сторону зеркала и совпадает с образуемым зеркалом изображением оси пучка, зеркально отражаемого поверхностью, и второй фотоприемник, устанавливаемый по ходу излучения, диффузно рассеиваемого поверхностью, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, оно снабжено третьим фотоприемником, второй фотоприемник смещен относительно оси пучка, зеркал ьно отражаемого поверхностью, и ориентирован таким образом, что внешняя нормаль к его чувствительной площадке образует с вектором осевого луча пучка, зеркально отражаемого поверхностью, угол

150 — 170, третий фотоприемник установлен симметрично второму фотоприемнику относительно оси пучка, зеркально отражаемого поверхностью, а плоское зеркало выполнено с отверстием и размещено по ходу пучка, сформированного источником излучения, таким образом, что центр отверстия лежит на оси пучка.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона контролируемых поверхностей, плоское зеркало и первый фотоприемник установлены с возможностью разворота вокруг оси, проходящей через центр отверстия зеркала и пер1249324

Составитель М. Семчуков

Редактор М. Бланар Техред И. Верес Корректор Л. Тяско

Заказ 4223/40 Тираж б70 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 пендикулярной нормали к отражающей поверхности зеркала и нормали к чувствительной площадке второго фотоприемника, а вто рой и третий фотоприемники установлены с возможностью разворота вокруг оси, перпендикулярной относительно нормалей к чувствительным площадкам второго и третьего фотоприемников.