Устройство для измерения шероховатости поверхности

Устройство для измерения шероховатости поверхности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения шероховатости поверхности. Цель изобретения - повьшение точности измерения за счет устранения влияния на результаты измерения ориентации микронеровностей и величины рабочего расстояния.Устройство содержит источник 1 света, коллиматор 2, центральный передаю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ((9(SU ((((А1

С 01 В 11/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Г

Г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4012067/24-28 (22) 15.01.86 (46) 07.06.87. Бюл. N - 21 (71) Московский институт электронного машиностроения (72) А.В.Дмитриев, В.В.Зиновьев и Г.А.Злодеев (53) 531.715.27(088.8) (56) Патент Японии Р 59-17364, кл. G 01 В 11/30, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 1024708, кл. G 01 B 11/30, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения шероховатости поверхности. Цель изобретения повышение точности измерения sa счет устранения влияния на результаты измерения ориентации микронеровностей и величины рабочего расстояния.Устройство содержит источник I света, коллиматор 2, центральный передаю131580 щий волоконно-оптический жгут (ВОЖ) .3, входной TopcIJ которого закреплеh на валу редуктора ч угла., приемный

ВОЖ з для диффузной составляющей отраженного светового потока, на выходе которого установлен фотоприемник 6, приемный ВОЖ 7 для зеркальной составляющей отраженного с:ветового потока, на выходе которого установлен фотоприемник 8, блок 9 отношения диффузной составляющей к зеркальной, входы которого соединены с выходами фотоприемников 6 и Я, регистратор 1О напря>кения, вход которого соединен с.

3 фотоприемником 8.. приемопередающий торец 11 трехпучкового ВОЖ установлен над исследуемой поверхностью !2.

Сигналы с фотоприемников 6 и 8 поступают на входы блока 9 отношения,выполняющего операцию арифметического деления значений напряжений сигналов фотоприемников. диффузной и зеркальной составляющих отраженного светового потока На выходе блока 9 отношения появляется cHI Hàë, пропорциональный среднеквадратичной величине высот неровностей исследуемой поверхности 12. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике., в частности к устройствам для.измерения шероховатости поверхности.

Цель изобретения — повн@ение точности измерения за счет устранения влияния на результаты иэмс рения ориентации микронеравностей и величины рабочего расстояния.

На фиг. 1 изображена припципиаль — 10 ная схема устройства для измерения шероховатости поверхности; на лиг,.2 геометрическая форма приемопередающего торца трехпучкового волоконнооптического жгута (ВОЖ). 15

Устройство содержит источник 1 света, коллиматор 2, центральный передающий ВОЖ 3, входной тор<-..ц которого закреплен на валу редуктора 4 угла„ приемный ВОЖ 5 для диффузной состав- 20 ляющей отраженного светового потока, на выходе которого установлен фотоприемник 6, приемный BON 7 для эеркалной составляющей отраженного светового потока, ча выходе которого установлен фотоприемник 8, блок 9 отношения диффузной составляющей к зеркальной входы которого с.оединены с выходами фотоприемников 6 и Я, регистратор 10 напряжения, вход которого сое- 30 динен с фотоприемником Я, Приемопередающий торед 11 трехпучксвого ВОК установлен над исследуемой поверхностью 12.

Размеры приемопередаюшего торца 11 3 трехпучкового ВОЖ определяются ссотношениями г RRi 22RRÎ. (I) (2} где R — рад ус торца передающего жгу та.;

R — внешний радиус торца при1 емнаго жгута,цля диффузной составляющей;

R — - внешний радиус торца приемг ного жгута для зеркальной составляющей; — минимальное рабочее расстоячин ние между приемопередающим торцом ВОЖ и исследуемой поверхностью; <, — номинальный апертурный угол

ВОЖ, Устройство работает следующим образом.

Общий приемопередающий торец !1 трехпучкового ВОЖ устанавливают параллельно исследуемой поверхности 12 на расстоянии Ь, величина которого должна быть больше минимального рабочего расстояния h,„. Минимальное рабочее расстояние h„„,oïpåäåëÿåòñÿ условиями измерений и должно выбиRo раться из неравенства h„„,„> — =-так как при несоблюдении этого неравенства нельзя определить внешний радиус 2, торца приемного ВО)К 5 дпя диффузной составляющей исходя иэ формулы (2}. Световой поток от источника 1 света, после преобразования его коллиматором 2 в параллельный световой поток, подается на входной

3 1315803 торец передающего ВОЖ 3 под углом к нормали торца, величина которого выбирается в зависимости от рабочего расстояния h до исследуемой поверхности 12 и размеров приемопереда5 ющего торца 11 трехпучкового ВОЖ.

Угол ñ ввода излучения в передающий

ВОЖ 3 задается с помощью редуктора

4 угла, на валу которого жестко закреплен входной торец передающего . 10

ВОЖ 3. Редуктор 4 позволяет изменять угол Ы ввода параллельного светового потока в передающий ВОЖ 3 в пределах номинального апертурного угла.

При распространении параллельно- 15 го светового потока по отдельным волокнам передающего ВОЖ З,в силу явления симметризации, он преобразуется на выходе волокон в кольцевые потоки с углом выхода, равным углу 20 с ввода, и шириной кольца, равной диаметру волокон. Суперпозиция этих потоков на поверхности 12 исследуемого образца дает кольцевую зону с квазиравномерной освещенностью и ши- 25 Ф о р м у л а риной кольца, равной диаметру 2R выходного торца передающего ВОЖ 3, После отражения от исследуемой поверхности 12 световой поток имеет в своем составе зеркальную и диффузную составляющие. Зеркальная составляющая отраженного светового потока создает в плоскости приемопередающего торца 11 трехпучкового ВОЖ кольцевую освещенную зону с шириной кольца 2R, Для проведения измерений необходимо, чтобы в приемный ВОЖ 5 попадала только диффузная составляющая отраженного светового потока, а в приемный ВОЖ 7 — вся зеркальная составляющая. Из законов геометрической оптики следует, что для.этого необходимо, чтобы размеры торца приемного

ВОЖ 7 соответствовали соотношению (1) и выполнялось условие и з обретения

g =arctg — — ——

h (3) При попадании в приемный ВОЖ 7 всей зеркальной составляющей отражен ного светового потока на фотоприемник 8 поступает максимальный световой поток, так как в зеркальной составляющей сосредоточена большая часть полного отраженного светового потока:

Изменяя угол сС ввода параллельного светового потока в передающий ВОЖ 3 с помощью редуктора 4 угла, добиваются выполнения условия (3), при котором фиксируется с помощью регистратора 10 максимальное значение напряжения сигнала на фотоприемнике 8. Сигналы с фотоприемников 6 и S поступают на входы блока 9 отношения, выполняющего операцию арифметического деления значений напряжений сигналов фотоприемников диффузной и зеркальной составляющих отраженного светового потока. На выходе блока 9 отношения появляется сигнал, пропорциональный среднеквадратичной величине высот неровностей исследуемой поверхности °

Устройство для измерения шероховатости поверхности, содержащее источник света, оптическую систему„ фотоприемник диффузной составляющей и фотоприемник зеркальной составляющей, блок отношения диффузной составляющей к зеркальной, входы которого соединены с фотоприемниками, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерения, оно снабжено редуктором угла поворота и регистратором напряжения, вход которого соединен с выходом фотоприемника зеркальной составляющей, а оптическая система выполнена в виде трехпучкового волоконно-оптическо го жгута с центральным передающим и двумя коаксиальными приемными жгутами для диффузной и зеркальной составляющих отраженного светового потока соответственно и коллиматора, расположенного между источником света и входным торцом передающего жгута и закрепленного на валу редуктора.!

315803

Составитель Л.Лобзова

Редактор А.Козориз Техред М.Ходанич Корректор Л.Пилипенко

Заказ 2344/42

Тираж 677 Подписное

ВНИИПИ Государстве †но комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4