Способ измерения профиля шероховатой поверхности изделия

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении, оптическом приборостроении и т.д. Цель изобретения - расширение информативности за счет возможности определения Среднеквадратичного отклонения профиля от базовой линии. В способе монохроматический параллельный пучок излучения амплитудно расщепляют на Две равноинтенсивные составляющие. На пути одной из составляющих помещают исследуемое изделие. На выходе системы составляющие смешиваются строго соосно Изображение изделия проектируют в плоскость регистрации. Размер анализируемого участка поля должен быть не более размеров однородного участка интерференционной полосы. Интенсивности опорного и объективного пучков на выходе системы выравнивают и вводят между ними разностб фаз, равную п . Измеряют интенсивность IP min результирующего поля и интенсивность 10 опорного пучка. Среднеквадратичное отклонение профиля от базовой линии определяют из соотношения Rq 1 /TjT.mln „ , in ттп Лг гдеК г ло;А -длина волны. 1 ил. волновое чис (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлИстических

РЕСПУБЛИК (я)з 6 01 В 11/30 t 1092 (/) г С: !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР г

ОПИСАНИЕ ИЗОБР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4778297/28 (22) 05.01.90 (46) 15. 07.92. Бюл. М 26 . (71) Черновицкий государственный университет (72) О.В.Ангельский, Г.Г.Добровольский, П.fl.Ìàêñèìÿê и В.П.Носов (53) 531.715.27 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1610260. кл, G 01 В 11/30. 1988. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОФИЛЯ ШЕРОХОВАТОЙ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЯ (57) Изобретение относится- к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении, оптическом приборостроении и т.д. Цель изобретения — расширение информативности за счет возможнуости определения среднеквадратичного отклоне-ния профиля от базовой линии. В способе монохроматический параллельйый пучок излучения амплитудно расщепляют на две

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения степени шероховатости поверхности в машиностроении, оптическом приборостроении и др.

Известен способ, основанный на использовании двухлучевой интерференции и увеличении интерференционной картины с помощью микроскопа (метод интерферометра Линника). В результате взаимодействия двух волновых фронтов, один из. которых несе информацию об искажениях, вносимых исследуемой поверхностью, возникает интерференционная картина в виде полос. местные искривления которых характеризуют вносимые искажения.

„„SU „„1747885 А1

ЕТЕНИЯ в, т-; "-, ". " -" " )$

2 равноинтенсивные составляющие. На пути одной из составляющих помещают исследуемое иэделие. На выходе системы составляющие смешиваются строго соосно.

Изображение изделия проектируют в плоскость регистрации. Размер анализируемого участка поля должен бьйь не более размеров однородного участка интерференционной полосы. Интенсивности опорного и объективного пучков на выходе системы выравнивают и вводят между ними раэностБ фаэ, равную л . Измеряют интенсивность

tp. уь результирующего поля и интенсивность l опорного пучка. Среднеквадратичное отклонение профиля от базовой линии определяют из соотйошения Яч

1 I ..упь 2ж

2К 1О

-а-: —, гое К= .-т= волновое число;il, — длина волны, 1 ил.

,)

Ф

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ измерения профиля шероховатой поверхности изделия, заключающийся в том, что формируют параллельный пучок излучения, СЛ расщепляют пучок-йо амйлйтуд(е йа два,-помещают изделие на пути одного из пучков,. формируют изображение ловерхности в плоскости регистрации, проиэводят соосное совмещение пучков; получают интерференционную картину в плоскости регистрации,. выравнивают интенсивности пучков, измеряют их вемлиЧййу t<, вводят разность фаз между ними, измеряют коордиЛ натное распределение интенсивности I747885 интерференционной картины и определяют профиль шероховатой поверхности.

Цель изобретения — расширение информативности эа счет возможности определения среднеквадратичного отклонения профиля от базовой линии.

Поставленная цель достигается тем, что . согласно способу между пучками вводят разность фаз, ревнуют, определяют интенсивность Ip „результирующего поля при измерении координатного распределения интенсивности интерференционной карти. ны. а величину среднеквадратичного отклонения профиля от базовой линии вычисляют из соотношения

Rq - —, (1)

1 Ip. mtn

2К lo

2л,. где К вЂ”,- — - волйоаое число;

A. — длина волны излучения.

На чертеже изображено устройство осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит источник 1 излучения, коллиматор 2, делительную пластинку 3, объектив 4, объектив 5, зеркало 6, компенсатор 7, пластину Х /8 8, объектив

9, зеркало 10, пьезокерамику 11, высоковольтный блок 12, поляроид 13, объектив 14, полевую диафрагму 15, фотоприемник 16, цифровой прибор 17, объектив 18, зеркало

19 и экран 20. Позицией 21 обозначена исследуемая поверхность.

Способ осуществляют следующим образом.

Источником 1 излучения служит излучение одномодового лазера Лà — 38, коллиматор 2, состоящий из двух объективов и диафрагмы между ними, служит для расширения пучка и формирования волны с плоским фронтом, которая попадает на длительную. пластинку 3. С помощью пла стинки 3, на одной стороне которой нанесено светоделительное покрытие, волна амплитудно расщепляется на объектную и опорную. Первый пучок лучей, отраженный от пластинки 3, фокусируется объективом 4 на исследуемой поверхности 21, после отражения от нее снова проходит через объектив 4, пластинку 3, объектив 5 и отражается от зеркала 6. Прошедший через поляроид 13 пучок лучей с помощью объектива 14 формирует изображение поверхности 21 в плоскости полевой диафрагмы 15. эа которой расположен фотоэлектрический блок 16 регистрации. !

Второй пучок лучей проходит через разделительную пластинку 3, попадает на компенсатор 7, проходит пластинку А /8 8 и фокусируется объективом 9 на зеркале 10. !

40

Методика иэмерий среднеквадратичного отклонейия профиля состоит в следую45 щем. Измеряют интенсивность опорного пучка 4. Поперечным смещением и враще30

Отразившись от зеркала, лучи идут в обратном направлении и падают на делительную пластинку 3. При этом одна часть лучей проходит через нее и не участвует в обраэовании изображения, а другая часть отражается от пластинки 3 и интерферирует с лучами первой ветви интерферометра, образуя интерференционную картину (нулевую полосу). локализованную в бесконечности. Это изображение с помощью объективов 5 и 14 и зеркала 6 переносится в плоскость полевой диафрагмы 15, где находится приемная площадка фотоэлектрического регистрирующего устройства 16.

Компенсатор 7 введен в оптическую схему для выравнивания длинй хода световых лучей в стекле в обеих ветвях интерфе-. рометра, На схеме видно., что пучок лучей, направляющийся в объектив 4, после отражения от пластинки 3 проходит ее, так как светоделительный слой нанесен на пластине со стороны объектива 9. Отраженный от поверхности 5 пучок лучей также проходит сквозь пластину 3. Компенсатор 7, помещенный в опорный канал интерферометра, одинаков с пластиной 3 по толщине и изготовлен иэ того же стекла

Во второй ветви интерферометра помещается пластинка Х /8, главная ось которой ориентирована под углом 45 к плоскости поляризации падающего пучка.

При двойном проходе излучения сквозь А

/8 происходит преобразование линейной поляризации падающего излучения в циркулярную. Это позволяет плавно изменять соотношение интенсивностей опорного и объектного пучков на выходе интерферометра. Поляроид 13 предназначен для согласования поляризаций опорного и объектного пучков. кием микрообъектива 9 добиваются строгой соосности объектного и опорного пучков на выходе интерферометра. B этом случае интврференционная картина имеет вид равномерной "нулевой полосы". Вращая поляроид 13, добиваются равенства интенсивности объектного пучка опорному, что контролируется фотоэлектрическим регистрирующим устройством 16. Плавным изменением разности хода между объектным и опорным пучками в пределах Х /2 путем подачи напряжения на пьезокерамику 11 добиваются минимального значения интен1747885

Составитель Л.Лобзова

Редактор М.Петрова Техред M.Mîðråíòàë . Корректор Н,Ревская

Заказ 2492. Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул;Гагарина, 101 сивности результирующего поля, Согласно формулы (1) определяют R .

Формула изобретения

Способ измерения профиля шероховатой поверхности изделия, заключающийся в 5 том; что формируют монохроматический па- раллельный пучок излучения, расщепляют пучок по амплитуде на два, помещают изделие на пути одного из пучков, формируют изображение поверхности изделия в пло- 10 скости регистрации, производят соосное совмещение пучков, получают интерференциойную картину в плоскости регистрации, выравнивают интенсивности пучков, измеряют их величину1О, вводят разность 15 фаз x/2 между ними, измеряют коордйнатное" распределенйе интенсивности интерференционной картины и определяют профиль ше1 роховатой поверхности, отличающийся тем, что, с целыб расширения информативности за счет возможности определения среднеквадратичного отклонения профиля от базовой лййии, вводят между пучками разность фаз, равную л, определяют интенсивность 1р „результирующего поля при измерении координатного расп ределения интенсивности интерференционной карти- ны, а величину Яч среднеквадратичного отклонения прбфиля от базбвбй линии вычисляют из соотношения

1 p. min

Йч 2K I У

2л где К - — =- — волновое число;

А — длина волны излучения,