CC BY
148
ОПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ
Сергей Сергеевич Овчинников
ФГБОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия», 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, аспирант, 8-961-872-49-66 [email protected]
Василий Михайлович Тымкул
ФГБОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия», 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, профессор кафедры НиО
Максим Михайлович Кузнецов
ФГБОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия", 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой ТОП, 8-913-921-44-39, [email protected]
В статье рассмотрен бесконтактный оптический способ контроля шероховатости поверхности.
Ключевые слова: шероховатость поверхности, бесконтактные измерения.
OPTICAL METHOD FOR THE CONTROL OF SURFACE ROUGHNESS
Sergei S. Ovchinnikov
Federal state budgetary educational institution of higher professional-national education «Siberian state Academy of geodesy», 630108, Russia, str. Novosibirsk, str. Plaxotnogo, 10, post-graduate student, 8-961-872-49-66 [email protected]
Vasily M. Timkul
Federal state budgetary educational institution of higher professional-national education «Siberian state Academy of geodesy», 630108, Russia, str. Novosibirsk, str. Plaxotnogo, 10, Ph.D., Professor of the chair of the Department
Maxim M. Kuznetsov
Federal state budgetary educational institution of higher professional-national education «Siberian state Academy of geodesy», 630108, Russia, str. Novosibirsk, tr. Plaxotnogo, 10, Ph.D., associate Professor, Department head at the TOP, 8-913-921-44-39, [email protected].
In the article the author considers the non-contact optical method of control roughness of the surface.
Key words: surface roughness, non-contact measurements.
Контроль геометрических параметров объектов является традиционной областью, в которой эффективно используются оптические методы измерений [1]. крупносерийный и массовый характер современного производства промышленных изделий и необходимость оперативного контроля их геометрических параметров, в том числе и шероховатости, требуют применения для этих целей бесконтактных контрольно-измерительных средств, обладающих высокой производительностью и точностью измерений и позволяющих осуществ-
лять контроль размеров изделий сложной формы, причем в процессе движения их по измерительной позиции. Традиционные средства измерений проекционного типа и их современные автоматизированные аналоги не удовлетворяют этим требованиям в силу низкой производительности.
Согласно существующим требованиям [2], шероховатости поверхности определяется функциональным назначением поверхности. Для неразрушающего контроля шероховатости, может использоваться двойной микроскоп В.П. Линника [3]. Представленный метод [4] псевдоцветового кодирования изображений в своей основе содержит результаты микроскопических исследований, проводимых визуально.
Рис. 1. Принципиальная схема установки
1 - исследуемый образец; 2 - источник излучения; 3 - спектральный фильтр;
4 - формирующая оптическая система; 5 - цифровая видеокамера
Работа способа заключается в следующем: образец, помещается на предметный стол микроскопа, затем устанавливается схема состоящая из источника излучения, спектрального фильтра, формирующей оптической системы, через которую производится подсветка изучаемого объекта, в центр светового пятна направлен объектив цифровой видеокамеры, с помощью которой производится регистрация изображения на длине волны кх. Затем эксперимент повторяется, при этом отличием является замена спектрального фильтра и получения изображение на длине волны Я2. Получение изображения на длинах волн Л1 и Я2 вводятся в ЭВМ, где производится обработка изображений.
Результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в создании физически обоснованного способа бесконтактного измерения параметров шероховатости поверхности, на основе освещения ее излучением на двух длинах волн Хх и Я2, приеме регистрации и обработке двумерных картин поля зеркальных компонент отраженного излучения используемой поверхности.
Поставленная задача достигается за счет того, что в способе бесконтактного измерения параметров шероховатости поверхности заключающимся в том, что направляют на измеряемую поверхность пучок зондирующего излучения, формируют область освещенной излучением поверхности, измеряют характеристики отраженного излучения, изменяют размер освещающего пятна х на измеряемой поверхности в диапазоне от 0 до L, определяют функцию распределения среднеквадратического отклонения высоты шероховатости зависимости
Rq(х) и ее производную Rq'x(x), согласно изобретению поверхность освещается поочередно на двух длинах волн Л— и Л2, регистрируются в направлении зеркального отражения оптические изображения освещаемых областей поверхности объекта и определяют среднеквадратическое значение высоты неровностей Rq.
При этом, среднеарифметическое значение высоты шероховатости определяется по формуле:
^ ь________________________
Яа = — | д/ Яц2 (х) + 2Яц( х) Яц'х (х) хйх (1)
ь о
где Rq(х) и Rq'x(x) - соответственно функция распределения среднеквадратического значения высоты неровности от размера освещающего пятна х и ее производная; Ь - диапазон изменения текущего размера х освещающего пучка.
Суть метода и физическое обоснование способа бесконтактного измерения параметров шероховатости поверхности объектов приведена в работе [5].
Результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в создании физически обоснованного способа бесконтактного измерения параметров шероховатости поверхности, на основе освещения ее излучением на двух длинах волн Л— и Л2, регистрации и обработке двумерных картин поля зеркальных компонент отраженного излучения используемой поверхности. Изображение микронеровностей поверхности на разных длинах волн представлены на рис. 2.
Расточка, увеличение 56х , Яа=1,26
Рис. 2. Изображения микронеровностей поверхностей БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Михляев С.В. Системы технического зрения на основе Фурье-оптики и оптической триангуляции для контроля размеров изделий и диагностики роста кристаллов // Автореф. докт. диссер., Новосибирск, ИАиЭ РО РАН, 2009. - 36 с.
2. ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения.
3. Дунин-Барковский И.В., Карташова А.Н. Измерения и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. - М.: Машиностроение, 1978. - 232 с.
4. Повышение контраста и информативности изображений на основе спектральной и пространственно-угловой фильтрации излучения / М.М. Кузнецов, О.К. Ушаков, В.М. Тым-кул, М.Ф. Носков // Вестник СГГА. - 2010. - Вып. 2 (13). - С. 96-100.
5. Топорец, А.С. Оптика шероховатости высот поверхности. Л.: Машиностроение. -
1988.
6. Кузнецов М.М. О теории прикладного цветового моделирования // ГЕ0-Сибирь-2010. VI Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2010 г.). - Новосибирск: СГГА, 2010. Т. 5, ч. 1. - С. 190-192.
7. Носков М.Ф., Кузнецов М.М. Метод выделения экстремумов полос путем нелинейной фоторегистрации интерференционной картины // ГЕО-Сибирь-2009. V Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 20-24 апреля 2009 г.). - Новосибирск: СГГА, 2009. Т. 5, ч. 2. - С. 185-187.
© С.С. Овчинников, В.М. Тымкул, М.М. Кузнецов, 2013
