технические науки/3. Отраслевое машиностроение

Бавыкин О.Б., Вячеславова О.Ф., Бахметьева И.И.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)»

Вариант модернизации устройства для оптических измерений параметров шероховатости поверхности деталей машин

В данной статье предлагается направление модернизации устройства для измерений параметров рельефа поверхности – микроинтерферометра МИИ-4.

На основе проведенного анализа конструкции микроинтерферометра, особенностей его настройки, а так же получения и обработки результатов измерений можно выделить следующие недостатки прибора:

а) невозможно настраивать прибор, проводить на нем измерения, а так же обрабатывать и хранить результаты с использованием компьютера;

б) сложность снятия результатов измерения из-за трудностей в получении четкой интерференционной картины;

в) трудоемкость оценки качества поверхности вследствие необходимости анализа всей интерференционной картины с использованием вычислений по формулам;

г) низкое увеличение при установке камеры в специально отведенное место приводит к плохому качеству фотографий поверхности образца;

д) ограниченность в вычисляемых параметрах шероховатости поверхности.

С целью устранения отмеченных недостатков предлагается следующий вариант ретрофитинга микроинтерферометра МИИ-4:

- установить на прибор цифровой фотоаппарат с ПЗС-матрицей. Это позволит получать цифровое изображение поверхности исследуемого образца;

- обработку ПЗС-данных осуществлять на компьютере в специально написанном алгоритме в программе MathCad. Это обеспечит автоматический анализ результатов измерений на ЭВМ, а также даст возможность вычислить дополнительные стандартизованные параметры шероховатости поверхности.

В работе [1] предлагается использовать для оценки качества поверхности детали не сам образец, а его изображение, введенное в ЭВМ при помощи планшетного сканера и обработанное в программном комплексе MathCad. В этой программе по написанному алгоритму строиться профиль поверхности и высчитываются значения стандартизированных параметров шероховатости. Степень совпадения профилограмм, полученных с помощью профилогрофа-профилометра и в программе MathCad, оценивалась путем подсчета среднеквадратичного отклонения между ними. В отмеченной статье была доказана высокая схожесть профилограмм.

В данной статье вместо сканера предлагается использовать ПЗС-матрицу. Конструкции микроинтерферометра предусматривает три варианта установки цифрового фотоаппарата:

- в кадровое окно, которое предназначено для размещения пленочного фотоаппарата «Зорький-4;

- на визуальный тубус, который служит для установки винтового окулярного микрометра;

- поверх винтового окулярного микрометра.

Из всех вариантов наиболее оптимальным является установка ПЗС-матрицы на винтовой окулярный микрометр.

Для обработки ПЗС-данный написан специальный компьютерный алгоритм (рисунок 1).

Работает алгоритм следующим образом: запускается MathCad, затем загружается фотография поверхности; оператор указывает порядковый номер строки изображения, по которой будет строиться профиль; после этого программа автоматически строит изображение профиля, на котором нанесены средняя линия, линия выступов, линия впадин; далее компьютер по запрограммированным формулам высчитывает стандартизованные параметры шероховатости.

Рисунок 1 – Входные и выходные данные алгоритма обработки ПЗС-данных

Дальнейшие шаги модернизации микроинтерферометра МИИ-4 следующие:

- для более точного позиционирования объекта измерения можно использовать предметный столик, управляемый специальным компьютерным программным обеспечением;

- вместо цифрового фотоаппарата можно установить специальную окулярную ПСЗ-камеру, что позволит обрабатывать измерения в режиме онлайн;

- доработка написанного алгоритма с целью обеспечения возможности оценивать поверхность исследуемого образца по современным параметрам, например, по численным значениям фрактальной размерности поверхности.

Литература:

1. Яковлев А.В., Миловзоров А.Н. Оценка результатов в системе автомати-зированного анализа шероховатости поверхности // Межвузовский сборник научных трудов МИ ВлГУ. – 2001. - №5. - С.42-44.