Способ определения шероховатости поверхности детали

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1820206 А 1 09) 1 В 11/30 УДАРСТВЕНК)Е ПАТЕНТНОЕ ДОМСТВО СССРСПАТЕНТ СССР) ПИСАН Е ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ чной мехаОИзобретение относится к области при- ломления под углом падения, не меньшим ЬЭ боростроения, точнее к оптическим споса- критического для данного материала дете- (:3) бам контроля изделий и может быть ли, излучение на эту поверхность направля- О использовано для аттестации ачества по- ют через линзу с цилиндрической верхностей деталей из прозрачных матери- образующей.алов. Сущность способа состоит в следую- фЦелью предлагаемого изобретения яв. щем. При падении электромагнитного излуляется увеличение точности определения чения на границу раздела двух сред часть шероховатости поверхности детали иэ про- потока отражается от этой границы обратно эрачного материала по нарушенйю полного: в первую среду, другая часть преломляется внутреннего отражения. и распространяется во второй среде за граПоставленная целъдостигаетсятем,что ницей раздела. Количество прошедшего и . при облучении аттестуемой поверхности со . отраженного света зависит от угла падения тороны среды с большим показателемпре- преломления светового потока на границу(71) Ленинградский институт тоники и оптики(72) Н.Н.Большанина, Э,С.Путилин иС.Ф.Старовойтов(56) 1, Торопец А.С, Оптика шероховатостиповерхности, Л;: .Машиностроение, 1988,с,162, 163.2. Авторское свидетельство СССРйк 1702179, кл. 6 01 В 11/30, 18.09.89 г.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛИ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляаттестации качества поверхностей деталейиз прозрачных материалов. Цель изобретения - повышение точности определения шероховатости поверхности детали иэ. прозрачного материала. В способе определяют шероховатость по измерению рассеяния, вызванного нарушечием полного внутреннего отражения, с последующим вычислением среднеквадратичной величины 0 шероховатости по Формуле:1(7 =Л(1:о )2: 4 Г созу,где А - длина волны когерентного источника ю - угол падения излучения на контролируемую поверхность; 1 величина сигнала регистрирующего прибора, пропорциональная интенсивности излучения, рассеянного поверхностью; 1 о - величина сигнала регистрирующего прибора. пропор- щ циональная интенсивности падающего излучения. Освещают контролируемую поверхность под углом, не меньшим критического для данного материала, через линзу с цилиндрической образующей, 2 ил.раздела и от значений показателей преломления двух сред. Если световой поток падает на границу раздела с оптически менее плотной средой со стороны среды с большим показателем преломления под углом, большим или равным некоторому предельному значению (для отношения показателей преломления 1/1,5 предельное значение уг, ла, вычисляемое по формулам Френеля, составляет 42), то преломленная световая волна в среде с меньшим показателем преломления отсутствует. Наблюдается полное внутреннее отражение. Если граница раздела представляет собой не идеальную плоскость, а шероховатую поверхность, то полное внутреннее, отражение нарушается, т.к. в разных точках поверхности угол падения становится меньше критического, и в оптйчески менее плотной среде наблюдается диффузное рассеяние, полностью определяемое шероховатостью.Полуширина максимума индикатрисырассеяния зависит от угла падения излучения на границу раздела двух сред и значений показателей преломления этих сред, Чем меньше телесный угол, в пределах которого происходит рассеяние, тем большая часть рассеянного излучения попадает в приемное устройство, и тем точнее соответствует реальному значению среднеквадратичной шероховатости, вычисляемое по формуле прототипа-аналога. Для направления на границу раздела излучения под угломобеспечивающим наименьшую полуширину максимума рассеяния, в предлагаемом способе используется линза с цилиндрической образующей, позволяющая менять угол падения излучения на границу в пределах 0-90,На фиг.1 представлено взаимное расположение контролируемой поверхности и цилиндрической линзы; на фиг.2 - схема реализации метода,Устройство включает в себя: 1 - источник когерентного монохроматического изаучения; 2 - модулятор (прерывательсветового потока); 3 - светоделитель, 4 -фотоприемник, 5 - цилиндрическую линзу,б - образец, 7 - предметный столик, 8 -фотоприемник, 9 - предусилитель, 10 - селективный измеритель отношения электрических сигналов, 11 - стекляннуюпластину-отражатель,Светоделитель 3 разделяет модулированный световой поток на две части, Половина его, проходя через цилиндрическуюлинзу 5 и образец 6 или отражатель от пластины 11, направляется на фотоприемник 8.Другая половина падает на фотоприемник 4.и служит для коррекции помех в измери 30 35 40 45 5055 5101520 тельном устройстве. Предусилитель 9 использован для согласования выходного сопротивления фотоприемника 8 и входного сопротивления измерителя отношений 10, Выходной сигнал измерителя, отношений пропорционален измеряемой интенсивности,Способ осуществляется следующим образом.1. Предметный столик 7 помещают в положение 1.Когерентное.излучение от источника 1 модулируется прерывателем 2 и падает на светоделитель 3, 50 светового потока отражается от светоделителя и падает на фотоприемник 4. Вторая половина проходит через светоделитель, цилиндрическую линзу 5 и установленную на плоской поверхности линзы на слое иммерсии контролируемый образец 6, отражается от исследуемой поверхности образца и выходит обратно в цилиндрическую линзу 5,Рассеянное исследуемой поверхностью образца б излучение попадает на фотоприемник 8, Сигнал с фотоприемника попадает через предусилитель 9 на первый вход измерителя отношений сигналов 10. На второй вход измерителя отношений поступает сигнал.от фотоприемника 4. Измеритель отношений преобразует поступившие сигналы от фотоприемников 8 и 4 в их отношение. Выходной сигнал Ж на цифровом табло измерителя 10 пропорционален интенсивности излучения, рассеянного контролируемой поверхностью вследствие нарушения полного внутреннего отражения.2. Предметный столик 7 помещают в положение И.Когерентное излучение от источника 1 модулируется прерывателем 2 и падает на светоделитель 3, который 50 светового потока направляет на фотоприемник 4, а вторую половину - на пластину 11. Отразившееся от поверхности пластины излучение попадает на приемник 8. На первый вход измерителя отношений сигналов 10 подается прошедщий предусилитель 9 сигнал от фотоприемника 8, на второй вход - сигнал от фотоприемника 4,Выходной сигнал 1 о измерителя отношений 10, получаемый как отношение сигнала от фотоприемника 8 к сигналу от фотоприемника 4, пропорционален интенсивности излучения, падающего на контролируемую поверхность.ррцдщяфя ЯОЙЙфОЯЯзяРМОЯизлучение . ааВерхноотФиг.3, Вычисляют значение среднеквадратичной шероховатости по формуле где А -632,8 нм - длина волны когерентного источника; м - угол падения излучению на контролируемую поверхность; ги о- регистрируемые сигналы,Формула изобретения Способ определения шероховатости поверхности детали, заключающийся в том, что облучают исследуемую поверхность когерентным излучением со стороны среды с большим показателем преломления под углом гадения; не меньшим критического для материала детали, регистрируют интенсивность о этого излучения, регистрируют интенсивностьт излучения, рассеянного этой поверхностью в результате нарушениюполного внутреннего отражения. и вычисляют величинусг шероховатости поверхностидетали из соотношения где 1- длина волны когерентного иэлу 10 чения; м - угол падения излучения на исследуемую поверхность, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с 4 елью повышения точности определе 15 ния шероховатости поверхности детали изпрозрачного материала, облучение исследуемой поверхности производят через линзу сцилиндрической образующей, показательпреломления которой не превышает показа 20 теля преломления детали,Д1820206Составитель Н. Больаанина Редактор Техред М.Моргентал Корректор С. Пекач Заказ 2022 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101