Зависимость изменений отраженного светового потока

Для определенной конфигурации сечения падающего светового пучка и схематической конфигурации профиля можно аналитически найти зависимость изменений отраженного светового потока от высоты неровностей. Эта зависимость положена в основу фотоэлектрического профилоскопа. На исследуемую поверхность проектируется изображение узкой щели, освещенной с помощью источника света и конденсора. На пути пучка лучей стоит система с вибрирующим зеркалом, которое заставляет уменьшенное изображение диафрагмы (щели) совершать с определенной частотой возвратно-поступательные движения по исследуемой поверхности. Отраженный световой пучок направляется системой зеркал и объективом на фотоэлемент.

При этом, если на поверхности имеются неровности, то на фотоэлемент попадает световой поток, меняющийся в зависимости от характера неровностей. Схема усилителя пропускает только переменную составляющую фототока, которую можно анализировать с помощью осциллографа. Если неровности на поверхности будут большими, то колебания светового потока соответственно увеличатся, а в связи с этим фототок и кривые на экране осциллографа отобразят высоты больших неровностей.

По характеру распределения освещенности отраженного пучка, т. е. по характеру переменного фототока, можно судить о характере неровностей на участке, по которому проходит световой пучок. Размеры можно рассчитать для различных неровностей. Зеркальце вибратора приводится в действие переменным током сетевой частоты 50 Гц, и соответственно этому электронный луч осциллографа также разворачивается с частотой 50 Гц. Масштаб увеличения вдоль шагов неровностей остается поэтому постоянным.

Величины фототока

Регулируя напряжение на отклоняющих катушках вибратора, можно изменить в пределах от 0 до 2,5 мм размер трассы, обегаемой световым пучком. Средние величины фототока могут быть измерены каким-либо суммирующим устройством или измерительным прибором типа лампового вольтметра, включенного в усилительную схему осциллографа. Общий вид макета прибора. Конструктивно прибор оформлен таким образом, что позволяет измерять шероховатость поверхности и одновременно видеть кривые, подобные профилю, для наружных и внутренних поверхностей деталей диаметром от 30 мм и выше.

Так как показания прибора зависят от общего коэффициента отражения материала, то в электрическую схему на вход усилителя вставлен потенциометр, градуированный в зависимости от материала образца, подлежащего исследованию. Фотоэлектрический профилоскоп является чисто относительным прибором и требует предварительной градуировки по технологическим образцам, степень шероховатости которых заранее известна.

Испытание его показало, что он дает стабильные показания при непосредственной оценке шероховатости в процессе обработки поверхности детали: устойчивые показания и усреднения значений шероховатости на различных участках позволяют воспроизвести заданную шероховатость с большой степенью однородности можно надеяться, что такой метод изменения окажете полезным и при необходимости получить партию деталей, обрабатываемых одним способом, с одинаковой степенью шероховатости, т. е. в условиях автоматизации процессов технологии производства и контроля.

Достоинством прибора является то, что при его сравнительно невысокой точности измерения (около 40-50%) получают одновременно наглядную картину характера профиля и средние значения критериев шероховатости.

Стереоскопический метод исследования шероховатости

Кроме того, если детали изготовлены по однородной технологии из одних и тех же материалов, прибор дает весьма стабильные показания и поэтому в качестве бесконтактного прибора может быть применен непосредственно в процессе изготовления деталей. Представлен фотоэлектрический профилоскоп, установленный непосредственно на токарном станке.

Если наблюдать какой-либо объект обоими глазами, то возникает так называемый стереоскопический эффект. С помощью этого эффекта можно обнаруживать, что различные предметы находятся на разных расстояниях или на разных высотах. Так, в геодезии пользуются стереограмметрией и расположение различных предметов на местности определяют с помощью специальных приборов, действие которых основано на измерении параллактических углов.

Представлена схема стереоскопического наблюдения предмета обоими глазами, расположенными на расстоянии друг от друга. Если предмет удаляется на некоторое расстояние, то параллактический угол между направлением лучей, идущих в правый и левый глаз, соответственно уменьшается. Эта зависимость немедленно отмечается глазами, которые поворачиваются на определенный угол. Такой поворот глаз в плоскости параллактического угла называется конвергенцией.

Давно было замечено, что глаза имеют большую чувствительность конвергенции и, следовательно, могут замечать и небольшие изменения параллактического угла. Совокупность различных предметов, удаленных на разные расстояния, воспринимается как объемное изображение всей совокупности предметов. Точно таким же способом можно рассматривать совокупности неровностей на поверхности.

Хорошо известно применение бинокулярного микроскопа для исследования как общей формы различных объектов, так и их поверхностей.