Спосіб маркіної вимірювання мікропереміщень

Реферат: UA 89021 U UA 89021 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способів оптичного контролю мікропереміщень і може бути використана на приладобудівних підприємствах, зокрема при розробці оптико-електронних приладів контролю мікропереміщень. Відомий спосіб та пристрій оптичного контролю мікропереміщень з використанням чутливого елемента [1]. Вимірювання проводять по величині стріли прогину чутливого елемента у вигляді ланцюгової лінії. Величина стріли прогину є квадратичною функцією від довжини відрізку між точками закріплення ланцюгової лінії. Цей спосіб є достатньо чутливим, але він має похибку від факторів зовнішнього впливу (температури, вібрацій, тощо). Прийнятим за найближчий аналог є спосіб та пристрій для вимірювання переміщування об'єкта [2], в якому величина мікропереміщень визначається за величиною оптичної густини при переміщенні спеціально виготовленої пластини. При цьому об'єкт зв'язують з віддзеркалюючим елементом, направляють на нього пучок світла, приймають віддзеркалене випромінювання, а переміщення визначають за величиною зміни коефіцієнта відбиття. Такий спосіб вимірювання переміщень практично не залежить від зовнішніх факторів (температури, вібрації, тощо), але функція залежності переміщень від оптичної густини чутливого елемента при використанні технології фарбування чутливого елемента не забезпечує високу чутливість вимірювань. Технологія фарбування пов'язана з розпиленням фарби і важко реалізувати режими для забезпечення часток фарби, що розпилюється, розміри яких менші за один мікрон. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення чутливості способу контролю мікропереміщень. Поставлена задача вирішується тим, що пропонується спосіб вимірювання мікропереміщень, в якому величина мікропереміщень визначається за величиною оптичної густини при переміщенні спеціально виготовленої пластини, а об'єкт зв'язують з віддзеркалюючим елементом, направляють на нього пучок світла, приймають віддзеркалене випромінювання, а переміщення визначають за величиною зміни коефіцієнта відбиття, який відрізняється тим, що чутливий елемент виготовляють шліфуванням та поліруванням методом взаємного притирання та зношування при контактуванні деталі та інструменту, зображення відбитого випромінювання реєструється телевізійною камерою, а величину переміщення визначають за величиною відношення інтенсивностей дзеркальної складової відбитого променя до її дифузної складової. Позитивний ефект запропонованої корисної моделі полягає в тому, що при виготовленні чутливого елемента шліфуванням та поліруванням методом взаємного притирання та зношування при контактуванні деталі та інструменту використовують технології оптичного серійного виробництва, коли полірування проходить або з центра, або з периферії деталі. В цьому випадку можна відібрати деталі, в яких шорсткість поверхні закономірно змінюється від нано- до мікронних розмірів. Такі деталі можуть бути проконтрольовані незалежним методом з використанням оптичних мікроскопів та мікроскопу атомних сил таким чином, що буде зафіксована функція залежності величини шорсткості від відстані від центра деталі до периферії. Тоді, при дзеркальному відбитті від такого чутливого елемента, можна вимірювати переміщення як за величиною інтенсивності дзеркально відбитого променя, так і за величиною відношення інтенсивностей дзеркальної складової відбитого променя до її дифузної складової. Використання телевізійної системи для реєстрації відбитого випромінювання та комп'ютерної обробки цього зображення дозволяє визначати переміщення в діапазоні мікро- та нановимірювань. Таким чином, запропонований спосіб є більш чутливим і корисним. Приклади реалізації. Для реалізації запропонованого способу було використано диск оптичного скла К8 діаметром 50 мм та товщиною 10 мм. Деталі обробляли за оптичною технологією при послідовних операціях шліфування, тонкого шліфування та полірування на станках типу ШП і ПД. Відбирали деталі, в яких полірування забезпечувалось або з краю у вигляді кільця, або в центрі, так, щоб залишалась шорсткість від тонкого шліфування у протилежних зонах. Після контролю шорсткості від кількох мікрон до 0,05 мкм в залежності від відстані зразки використовували як чутливі елементи і з'єднували з об'єктом контролю переміщення. Мікро- та нанопереміщення задавали лінійним п'єзодвигуном. Лазерний промінь направляли на чутливий елемент під певним кутом (наприклад 45° до поверхні чутливого елемента) і телевізійною камерою реєстрували на дисплеї комп'ютера зображення відбитого променя. Величина мікропереміщення визначалась як за зміною величини інтенсивності дзеркально відбитого 1 UA 89021 U 5 10 променя, так і за зміною величини відношення інтенсивностей дзеркальної складової відбитого променя до її дифузної складової. Порівняльні випробовування показали, що запропонований спосіб у порівнянні з найближчим аналогом дозволяє вимірювати переміщення менші 1 мкм, тобто вимірювання можна проводити в нанодіапазоні. Приклад реалізації запропонованого способу підтвердив його технологічність та корисність. Джерела інформації: 1. Король Ю.Б., Маслов В. П., Мельник Е. С. Устройство для измерения малих перемещений, авторское свидетельство СССР № 1529040 от 15.08.1989 г. 2. Данилевский Л. Н., Данилевский С. Л., Зайцев А. И., Таурогинский Б. И. Способ измерения перемещения объекта и устройство для его осуществления (варианты), патент Российской Федерации № 2258903 опуб. 20.08.2005 г. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Спосіб вимірювання мікропереміщень, в якому величина мікропереміщень визначається за величиною оптичної густини при переміщенні спеціально виготовленої пластини, а об'єкт зв'язують з віддзеркалюючим елементом, направляють на нього пучок світла, приймають віддзеркалене випромінювання, а переміщення визначають за величиною зміни коефіцієнта відбиття, який відрізняється тим, що чутливий елемент виготовляють шліфуванням та поліруванням методом взаємного притирання та зношування при контактуванні деталі та інструменту, зображення відбитого випромінювання реєструють телевізійною камерою, а величину переміщення визначають за величиною відношення інтенсивностей дзеркальної складової відбитого променя до її дифузної складової. 25 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2