SU1747886A1 - Устройство дл измерени шероховатости поверхности издели - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  шероховатости поверхности издели . Цель изобретени  - повышение точности измерени  и расширение области использовани  за счет исключени  погрешностей , обусловленных нетождествен но- стью оптических каналов дл  приема зеркальной и диффузной составл ющих отраженного потока и за счет возможности измерени  в труднодоступных местах. В основании измерительного блока расположены три световода 1, 2, 3 дл  освещени  поверхности, дл  регистрации диффузной и зеркальной составл ющих отраженного светового потока соответственно. Торцы этих световодов расположены так, что перпендикул ры , проведенные из центра этих торцов, лежат в одной плоскости и сход тс  в одной точке на нижней стороне центра отверсти  основани  под углами 20-30°, 90°, 160-170° к поверхности основани . В регистрирующем блоке устройства расположен осветитель 5, соединенный соосно со световодом 1, фотоприемник 6, расположенный напротив торцов световодов 2, 3 Между торцами световодов 2, 3 и фотоприемником 6 расположен диск модул тора 7 с четырьм  эллиптическими отверсти ми. На противоположной части модул тора от фотоприемника 6 расположен дополнительный источник 8 и фотодиод 9, служащие ключевым узлом дл  регистрации диффузной и зеркальной составл ющих отражен- ногсГсв тбШго пбтока. В блоке обработки сигнала, сигналы фотоприемника 6 усиливаютс  усилителем 10, раздел ютс  ключевым узлом 11, дел тс  делителем 12, логарифмируютс  усилителем 13. Напр жение на показывающем приборе зависит от значени  параметра шероховатости Ra 2 ил. (Л С VJ N 00 00 о

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике, а конкретно к устройствам бесконтактного оптического контрол  шероховатости поверхности, и предназначено дл  использовани  в машиностроительной , электронной, электрохимической , металлургической, оптической промышленности, самолетостроении, в частности дл  измерени  шероховатости в труднодоступных местах.

Известно устройство дл  определени  качества поверхности, содержащее источник излучени , световоды, модул тор, фотоприемник , блок обработки сигналов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  шероховатости поверхности , содержащее основание с отверстием, осветительную и оптическую приемную систему с фотоприемником, модул тором и фотодиодом, блок обработки электрического сигнала. В этом устройстве используетс  один фотоприемник дл  регистрации последовательно с помощью цилиндрического модул тора зеркальной и диффузной составл ющих отраженного светового потока от измер емой поверхности. Сигналы от фотоприемника поступают в блок обработки сигналов, который св зан с ключевым блоком .

i,

Недостатком этого устройства  вл етс  нетождественность двух оптических каналов дл  приема зеркальной и диффузной составл ющих отраженного светового потока , привод ща  к погрешности измерени  за счет либо запыленности параболического зеркала, либо за счет изменени  его по- ложени . Это снижает точность и стабильность измерений

Цель изобретени  - повышение точности и стабильности измерений, расширение функциональных возможностей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном устройстве, содержащем измерительный блок, включающий основание, в котором выполнено отверстие, регистрирующий блок, включающий осветительную и оптическую приемную систему, модул тор, фотоприемник, соединенный с ним блок обработки электрического сигнала, фотодиод и ключевой узел, измерительный блок выполнен в виде трех световодов, один из которых предназначен дл  освещени  поверхности и два - дл  передачи зеркальной и диффузной составл ющих отраженного светового потока, соответственно, установленных так, что перпендикул ры проведенные из центра торцов световодов к плоскости торцов, лежат в одной плоскости и сход тс  в центре отверсти  основани , осветитель соединен с выходом первого световода, выходы двух других световодов соединены с фотоприемником так, что перпендикул ры, проведенные из центра торцов этих световодов к плоскост м торцов, сход тс  в центре поверхности фотоприемника , модул тор расположен между этими торцами и фотоприемником и в нем выполнены четыре эллиптических отверсти , расположенные по два на двух окружност х и предназначенные дл  пропускани  зеркальной и диффузной составл ющих отраженного светового потока, а блок обработки электрического сигнала состоит из последовательно соединенных усилител , ключевого узла, соединенного с фотодиодом, делител  напр жений, логарифмического усилител  и показывающего прибора.

На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства; на фиг. 2 - схема расположений отверстий на диске модул тора.

Устройство дл  измерени  шероховатости поверхности включает измерительный блок I, который выполнен в виде цилиндра с трем  световодами 1, 2, 3. Основание цилиндра 4 имеет форму намер емой поверхности с отверстием дл  освещени 

0 поверхности и приема отраженного излучени . Световод 1 служит дл  освещени  поверхности , световод 2 - дл  передачи части диффузной составл ющей отраженного потока на фотоприемник 6, световод 3 - дл 

5 передачи зеркальной составл ющей светового потока на фотоприемник 6. Торцы этих световодов расположены так, что перпендикул ры , проведенные из центра этих торцов совпадают соответственно с направлением

0 излучаемых и принимаемых световых потоков , лежат в одной плоскости и сход тс  в одной точке на нижней стороне центра отверсти  основани  под углами 20-30°, 90°, 160-170° к поверхности основани .

5 В регистрирующем блоке устройства II осветитель 5 соединен соосно с торцом световода 1, фотоприемник 6. расположенный напротив торцов световодов 2, 3 таким образом , что перпендикул ры, проведенные

0 из центра этих торцов,сход тс  в центре noBepxrfocfH фотоприемника 6 Между торцами световодов 2, 3 и фотоприемником 6 расположен диск модул тора 7 с 4 эллиптическими отверсти ми, расположенными по

5 два на двух окружност х (фиг. 2). На противоположной части диска модул тора от фотоприемника6расположен дополнительный источник 8 и фотодиод 9 на уровне отверстий, сканирующих зеркаль0 ную составл ющую отраженного потока.

Блок обработки сигналов III состоит из последовательно соединенных усилител  10, ключевого устройства 11. соединенного также с фотодиодом 9, делител  напр же5 ний 12, логарифмического усилител  13 и показывающего прибора 14.

Устройство работает следующим образом . Осветитель 5 через световод 1 освещает исследуемую поверхность через

0 отверстие в основании 4 измерительного блока 1. Световоды 2 и 3 передают отраженные световые потоки в фотоприемник 6. Модул тор 7 позвол ет последовательно освещать фотоприемник 6 диффузно и зер5 кально отраженными потоками и моделировать сигналы засветки дополнительного фотодиода 9 от осветител  8 Сигналы с фотоприемника 6 усиливаютс  усилителем 10. раздел ютс  ключевым блоком 11. св занным с фотодиодом 9, дел тс  в блоке делени  сигналов 12 и логарифмируютс  лога- рифматором 13.

Так как коэффициент отражени  зеркальной составл ющей отраженного потока определ етс  по формуле

/03 - Аехр (tK2Ra2 COS 2 © ), (1) где А - коэффициент, завис щий от действительной и мнимой частей коэффициента преломлени  идеально гладкой поверхности ,

К 5 /2 А , где А- длина волны падающего светового потока;

в - угол падени  излучени  на поверхность;

Ra - среднее арифметическое отклонение ординат микропрофил  от базовой линии ,

а коэффициент отражени  диффузной составл ющей светового потока Определ етс  по формуле

ро В Ri cos2 в,(2)

где В - коэффициент, завис щий от коэффициента отражени  идеально гладкой поверхности , от параметров входного и выходного зрачка оптической системы-, от К, от размера освещаемой площадки, то световые потоки, проход щие по световодам 1 и 3 будут пропорциональны (1) и (2) соответственно . Тогда электрический сигнал на выходе 13 определ етс  как

U- In Ооо/рз) 1п () 4-

f 2 Ra cos2 в + К2 R§ cos2 в(3)

или U a+ bRs+cRa2, где а.Ь.с - коэффициенты, завис щие от параметров установки, длины волны падаю- щего излучени , остаютс  неизменными в процессе измерени .

Таким образом, показани  прибора 14 св заны соотношением (3) с параметром шероховатости ,

Применение данного устройства позвол ет во-первых, резко уменьшить габариты измерительного блока устройства 1, что расшир ет функциональные возможности устройства , например, использование устройства дл  измерени  шероховатости в

5

0

5

0

5

5

0

5

труднодоступных местах; во-вторых, сделать идентичными оптические каналы дл  измерени  диффузной и зеркальной составл ющих отраженного потока, создать одинаковыеуслови освещени  фотоприемника при регистрации этих потоков , увеличить телесные углы приема зеркальной и диффузной составл ющих отраженного потока, что позвол ет увеличить точность и стабильность измерени .

Claims (1)

1. Формула изобретени  - Устройство дл  измерени  шероховатости поверхности издели , содержащее измерительный блок, включающий основание, в котором выполнено отв ерстие, регистрирующий блок, включающий осветительную и оптическую приемную систему, модул тор , фотоприемник, соединенный с ним блок обработки электрического сигнала, фотодиод и ключевой узел, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  и расширени  области использовани  устройства, измерительный блок выполнен в виде трех световодов, один из которых предназначен дл  освещени  поверхности и два дл  передачи зеркальной и диффузной составл ющих отраженного светового потока , соответственно, установленных так, что перпендикул ры, проведенные из центра торцов световодов к плоскости торцов, лежат в одной плоскости и сход тс  в центре отверсти  основани , осветитель соединен с выходом первого световода, выходы двух других световодов соединены с фотоприемником , что перпендикул ры, проведенные из центра торцов этих световодов к плоскост м торцов, сход тс  в центре поверхности фотоприемника, модул тор расположен между этими торцами и фотоприемником и в нем выполнены четыре эллиптических отверсти , расположенные по два на двух окружност х и предназначенные дл  пропускани  зеркальной и диффузной составл ющих отраженного светового потока, а блок обработки электрического сигнала состоит из последовательно соединенных усилител , ключевого узла, соединенного с фотодиодом, делител  напр жений, логарифмического усилител  и показывающего прибора.

   фиг. 2