Способ определения профиля шероховатости поверхности изделия и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 6 01 В 11/30 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКО ВИД ЛЬСТВУ рение иине- строеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Черновицкий государственный университет(56) Дунин И.ВКарташова А,Н. Измеи анализ шероховатости, волнистосткруглости поверхности. М.: Машиноние, 1978, с.91 - 95,54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляопределения профиля шероховатости поверхности в машиностроении, оптическомприборостроении и т.д. Цель изобретения -повышение точности определения профиля Ы 1610260 А 1 шероховатой поверхности и расширение диапазона высот определяемого профиля в сторонуменьшихзначений (до 0,01 мкм) эа счет сдосного совмещения пучков, выравнивания интенсивности пучков, введения разности фаэ л /2 между ними и измерения координатного распределения интенсивности результирующей интерференционной картины. Устройство содержит источник 1 излучения, коллиматор 2,светоделитель 3 в виде делительной пластины, объектив 4, компенсатор 5, пластинку б А /8, объектив 7, зеркало 8, пьезокерамический модулятор 9, объектив 10, поляризатор 11 и регистратор 12, Монохроматический параллельный пучок излучения от источника 1 амплитудно расщепляется на две равноинтенсивные составляющие. На пути одной из составляющих помещают исследуемую поверхность 13. На выходе системы составляющие смешиваются строго соосно. Изображение по1610260 35 40 верхности 13 проектируется в плоскость регистрации, Размер анализируемого участка поля должен быть не больше размеров однородного участка интерференционной полосы. Интенсивность опорного . и объективного пучков на выходе системы выравнивают и вводят между ними разность фаз, ра вную л /2, Изме ря ют интенсивность 1 опорного пучка и координатное распределение интенсивности результирующего поля 1 (х,у) в пределах однородного участка Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения профиля шероховатости поверхности в машиностроении, оптическом приборостроении и т,д,Цель изобретения - повышение точности определения профиля шероховатой поверхности и расширение диапазона высот измеряемого профиля в сторону меньших значений (до 0,01. мкм) путем соосного совмещения пучков, выравнивания интенсивности пучков, введения разности фаз л/2 между ними и измерения координатного распределения интенсивности результирующей интерференционной картины.На чертеже приведена принципиальная схема устройства для определения профиля шероховатости поверхности изделия.Устройство содержит источник 1 излучения, коллиматор 2, светоделитель 3 в виде делительной пластины, объектив 4, компенсэтор 5, фазовую пластинку 61 /8, объектив 7, зеркало 8, пьезокерамический модулятор 9, объектив 10, поляризатор 11 и регистратор 12. На чертеже также обозначена исследуемая поверхность 13.Способ с помощью устройства осуществляют следующим образом.Источником 1 излучения служит излучение одномодового лазера ЛГ. Коллиматор 2, состоящий из двух объективов и диафрагмы между ними, служит для расширения пучка и формирования волны с плоским фронтом, которая попадает на светоделитель 3. С помощью светоделителя 3 в виде пластинки, на одной стороне которой нанесено светоделительное покрытие, волна амплитудно расщепляется на объектную и опорную. Первый пучок лучей, отраженный от светоделителя 3, фокусируется объективом 4 на исследуемой поверхности 13, После отражения от нее пучок снова проходит через объектив 4 и светоделитель 5 10 15 20 25 30 интерференционной полосы. Отклонение профиля от базовой линии (Ь (х,у) определяют из соотношения Ь(х, у) = 1/2 К х х сов а (1 (х, у)/2 1 - 1) для отражающих поверхностей, Ь (х, у) =- 1/К п 1 - п 2) Х Хх,у)/21, - 1) для пропускающих поверхностей, где К= 2 лгЯ - волновое число;длина волны излучения; п и п - показатели преломления вещества изделия и окружающей среды соответственно, 2 с.п. ф-лы, 1 ил. 3. Прошедший через объектив 10 и поляризатор 11 пучок лучей формирует изображение поверхности 13 в приемной плоскости регистратора 12,Второй пучок лучей проходит через светоделитель 3, падает на компенсатор 5, проходит пластинку 6 Х/8 и фокусируется объективом 7 на зеркале 8, Отразившись от зеркала 8, лучи идут в обратном направлении и падают на светоделитель 3. При этом часть лучей проходит через него и не участвует в определении профиля шероховатости поверхности изделия, а другая часть лучей отражается от светоделителя 3 и интерферирует с лучами первой ветви интерферометра, образуя интерференционную картину полосы, локализованной в бесконечности. Это изображение с помощью объектива 10 переносится в плоскость приемной площадки регистратора 12.Во второй ветви интерферометра помещена пластинка 1 /8. главная ось которой ориентирована под углом 45 к плоскости поляризации падающего пучка. При двойном проходе излучения сквозь пластинку О 8 происходит преобразование линейной поляризации падающего излучения в циркулярную, Это позволяет плавно изменять соотношение интенсивностей опорного и объектного пучков на выходе интерферометра. Поляризатор 11 предназначен для согласования поляризации опорного и объектного пучков.Методика измерений среднеквадратичного отклонения профиля состоит в следующем. Измеряют интенсивность 1 опорного пучка.Поперечным смещением и вращением объектива 7 обеспечивают соосность объективного и опорного пучков на выходе интерферометра. В этом случае интерференционнэя картина имеет вид равномерной нулевой по1610260 55 ющих соотношений: и (х, у) - 1 для отражающих поверхностей;"(х, у) - . для отражающих поверхностей; й (х, у) 1 Составитель Л.ЛобзоваТехпед М.Моргентал Корректор С,Шекмар Редактор А,Огар Заказ 3728 Тираж 492 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 лосы. Вращая поляризатор 11, обеспечивают равенство интенсивностей объектного и опорного пучков, что контролируется регистратором 12. Плавным изменением разности хода между объектным и опорным пучками в пределах А/2 путем подачи напряжения на модулятор 9 обеспечивают значение интенсивности результирующего поля равным 21 о. Затем полевую диафрагму регистратора 12 уменьшают до размеров, меньших, чем размер структурных неоднородностей интенсивности результирующего поля, и производят поперечное сканирование поля. По измеренному координатному распределению интенсивности результирующего поля определяют профиль поверхности. Определение высоты 1(х,у) профиля шероховатой поверхности производят из следующих соотношений: для пропускающих поверхностей,2 лгде К = - волновое число;Л,- длина волны излучения;п 1 и п 2 - показатели преломления вещества иэделия и окружающей среды соответственно.Формула изобретения 1. Способ определения профиля шероховатости поверхности изделия, заключающийся в том, что формируют монохроматический параллельный пучок излучения, расщепляют пучок по амплитуде на два, помещают изделие на пути одного из пучков, формируют изображение поверхности изделия в плоскости регистрации, получают интерферен(ионную картину в плоскости регистрации и определяют высоту профиля шероховатой поверхности, о т - личающийсятем,что,с(елью повышения точности определения и расшире ния диапазона высот измеряемого профиляв сторону меньших значений, производят соосное совмещение пучков, выравнивают интенсивности пучков, вводят разность фаз л/2 между ними, измеряют интенсивность 50 о одного из пучков, измеряют координатное распределение интенсивностир(х,у) интерференционной картины, а определение высоты (х,у) профиля шероховатости поверхности иэделия производят иэ следу. для пропускающих поверхностей,2 лгде К =- -- волновое число;А - длина волны излучения;п 1 и п 2 - показатели преломления вещества изделия и опружающей среды соответственноо.2.устройство для определения профиляшероховатости поверхности изделия, содержащее последовательно установленныеисточник излучения, коллиматор и светоделитель, предназначенный для деления излучения на два пучка, в одном из которыхрасположен объектив, а в другом - компенсатор, объектив и опорное зеркало, и регистратор, отл ича ющееся тем,чтовкачестве источника излучения использованисточник высококогерентного линейно-поляризованного излучения, а устройство30 снабжено фазовой пластинкой А/8, установленной во втором пучке по ходу излученияза компенсатором так, что ее главная осьориентирована под углом 45 к плоскостиполяризации источника излучения, пьезоке 35 рамическим модулятором, на котором закреплено опорное зеркало, и поляризатором,установленным по ходу излучения перед регистратором.