Устройство бесконтактного определения шероховатости

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам для контроля шероховатости поверхности изделия, и может найти применение в машиностроении, энергетике, авиации и других областях техники, например, при анализе вариаций плотности полупрозрачных твердых тел, жидкости и газов. Отличием данного устройства от аналога является отсутствие в оптической системе объектива и осветителя, наличие источника когерентного излучения (полупроводникового лазерного диода), смонтированного с матрицей фотоприемников на единой плате. Достигаемый при этом технический результат - бесконтактное высокоточное определение параметров шероховатости поверхности, уменьшение габаритов за счет отказа от объектива, автономность и малое напряжение питания.

Полезная модель относится к области измерительной технике в частности, к устройствам контроля шероховатости поверхности изделия.

Известно устройство для контроля шероховатости поверхности изделия, содержащее электромеханический преобразователь и электронный блок. Электромеханический преобразователь состоит из иглы, закрепленной на специальной упругой подвеске, и связанного с ней датчика, преобразующего механические колебания в электрический сигнал, который затем передается на электронный блок. Электронный блок производит пересчет значения электрического сигнала в величину шероховатости (см., например, патент РФ на изобретение 2073193 МПК G01B 5/28).

Основным недостатком такого типа устройств является необходимость механического контакта между щупом и поверхностью. Этот контакт может приводить к возникновению дефектов на исследуемой поверхности.

Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели (прототипом), является устройство бесконтактного определения шероховатости (см., например, 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.

Техническим результатом полезной модели является повышение разрешающей способности, надежности и простотой конструкции устройства.

Технический результат достигается тем, что, ширина спектра излучения полупроводникового лазерного диода меньше чем у светодиода, что позволяет формировать высококонтрастные спекл-изображения контролируемой поверхности и, тем самым, получать более точные данные о шероховатости поверхности (см., например, Г.Шреденгер, X.Трайбер Техническая оптика - М.: Техносфера, 2006 г., стр.135-139).

Сущность полезной модели заключается в том, что вместо объектива и светодиода устройство содержит источник когерентного излучения, тем самым разрешающая способность системы соизмерима с длинной волны излучения полупроводникового лазерного диода.

Структурная схема полезно и модели изображена на фигуре 1 где обозначено: 1 - контролируемая поверхность; 2 - источник когерентного излучения (полупроводниковый лазерный диод); 3 - матрица с положительно-обратной связью; 4 - модуль обработки информации; 5 - вычислительное устройство.

Источник когерентного излучения 2 (полупроводниковый лазерный диод), предназначен для генерирования зондирующего пучка излучения.

Устройство работает следующим образом: контролируемая поверхность 1 облучается когерентным пучком света от полупроводникового лазерного диода 2, часть рассеянного излучения 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. Для этого первоначально собираются заранее классифицированные спекл-картины для различных материалов. Полученные изображения подвергаются корреляционному и статистическому анализу для построения пространства признаков и для выяснения возможности диагностирования микрорельефа поверхности по корреляционным, вейвлетным или другим алгоритмам, реализуемым с помощью специализированного программного обеспечения на вычислительном устройстве.

Устройство бесконтактного определения шероховатости, содержащее матрицу с положительно-зарядовой связью и модуль обработки информации, отличающееся тем, что дополнительно введен источник когерентного излучения, при этом выход матрицы с положительно-зарядовой связью соединен со входом модуля обработки информации.