УСТРОЙСТВО ОЦЕНКИ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЯ

Полезная модель относится к области измерительной техники, в частности к устройствам оценки шероховатости поверхности изделия.
Известно устройство бесконтактного определения шероховатости (патент на полезную модель №84533 МПК G01B 3/00), состоящее из корпуса с расположенной в нем оптической системой. Оптическая система включает в себя электронный блок, электрически связанный с матрицей фотоприемников. На торце корпуса установлен объектив, а на боковой поверхности - осветитель. Электронный блок состоит из видеоусилителя и связанного с ним аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) с контроллером последовательного действия. Оптическая система соединена с модулем обработки информации.
Измерения проводятся в реальном масштабе времени в результате обработки данных изображений микрорельефа поверхности на компьютере, с помощью специального программного обеспечения по фрактальным зависимостям идентифицирует микрорельеф и определяет величину микронеровностей на поверхности изделия, и отображает на экране ее числовое значение.
Недостаток устройства: наличие объектива, разрешающая способность системы определяется разрешающей способность объектива - чем она выше, тем более мелкие дефекты будут обнаружены. Это требует объективов большого диаметра, что дорого и неудобно.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели (прототипом), является устройство бесконтактного определения шероховатости (патент на полезную модель №112991 МПК G01B 5/28), состоящее из источника когерентного излучения, матрицы с положительно-зарядовой связью, модуля обработки информации и вычислительного устройства. При этом выход матрицы с положительно-зарядовой связью через модуль обработки информации соединен с входом вычислительного устройства.
Недостатком этого устройства является недостаточная разрешающая способность, обусловленная низкой контрастностью фиксируемых спекл-изображений. Кроме того алгоритмы диагностирования микрорельефа поверхности имеют сложную реализацию и требуют предварительные настройки.
Технический результат - повышение разрешающей способности устройства и упрощение алгоритма вычисления величины шероховатости изделия.
Технический результат достигается тем, что в устройство оценки шероховатости поверхности изделия, содержащее источник когерентного излучения и последовательно соединенные матрицу с положительно-зарядовой связью, модуль обработки информации и вычислительное устройство, дополнительно введены полупрозрачная пластинка и зеркало при этом источник когерентного излучения оптически связан с матрицей с положительно-зарядовой связью через полупрозрачную пластинку и контролируемую поверхность, а также через полупрозрачную пластинку, зеркало и контролируемую поверхность.
Сущность полезной модели заключается в том, что исследуемая поверхность освещается двумя зондирующими пучками излучения, падающими от одного лазера. Луч от лазера расщепляется с помощью полупрозрачной пластины и зеркала. Контраст регистрируемой спекл-структуры от зондируемой исследуемой поверхности существенно зависит от величины ее шероховатости (см., например, М. Франсон Оптика спеклов. - М.: Мир, 1980 г., стр. 132-135). При этом формируются более высококонтрастные спекл-изображения контролируемой поверхности и, тем самым, получаются более точные данные о шероховатости поверхности.
На чертеже представлена структурная схема устройства оценки шероховатости поверхности изделия.
Структурная схема полезной модели изображена на фигуре где обозначено: 1 - контролируемая поверхность; 2 - источник когерентного излучения (полупроводниковый лазерный диод); 3 - матрица с положительно-зарядовой связью; 4 - модуль обработки информации; 5 - вычислительное устройство; 6 - полупрозрачная пластинка; 7 - зеркало.
Устройство работает следующим образом: контролируемая поверхность 1 освещается двумя зондирующими пучками излучения, падающими от одного источника когерентного излучения 2. Луч от источника когерентного излучения 2 расщепляется с помощью полупрозрачной пластины 6 и зеркала 7. Рассеянное излучение формирует спекл-портрет, который фиксируется матрицей фотоприемников 3 и передается в цифровом виде на модуль обработки информации 4, где оно записывается в виде матрицы действительных значений интенсивности и обрабатывается с помощью вычислительного устройства 5. Вычисление величины шероховатости в вычислительном устройстве 5 состоит из двух этапов. Сначала вычисляется контраст регистрируемой спекл-структуры от зондируемой исследуемой поверхности. Далее на основании полученных данных вычисляется величина шероховатости.