×
17.10.2019
219.017.d67a

СПОСОБ ФРАКТАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к средствам контроля микронеровностей поверхностей, полученных в результате воздействия машиностроительных технологических операций на шероховатую поверхность, например, поверхность пера лопатки ГТД на заключительных стадиях обработки. Заявленный способ фрактального контроля шероховатости поверхности заключается в том, что исследуемую поверхность очищают плазмохимическим травлением в среде инертного газа при режимах, не допускающих распыление материала исследуемой поверхности, сразу после очистки на исследуемую поверхность наносят каплю жидкости известной вязкости и фиксированного объема, затем посредством скоростной цифровой видеокамеры регистрируют время растекания капли жидкости известной вязкости и фиксированного объема по исследуемой поверхности и определяют шероховатость исследуемой поверхности. Для этого предварительно посредством скоростной цифровой видеокамеры регистрируют момент окончания растекания капли жидкости известной вязкости и фиксированного объема, после чего определяют периметр и площадь растекшейся капли известной вязкости и фиксированного объема и убирают скоростную цифровую видеокамеру, затем на растекшуюся на исследуемой поверхности каплю жидкости известной вязкости и фиксированного объема наносят жидкость меньшей вязкости в виде второй капли, при этом жидкость второй капли должна быть растворима в жидкости первой капли, после чего помещают в исходное положение скоростную цифровую видеокамеру, посредством которой регистрируют момент окончания растекания второй капли жидкости, растворившейся в первой капле жидкости известной вязкости и фиксированного объема. Далее определяют периметр и площадь растекшейся капли, образованной в результате слияния двух капель жидкостей различной вязкости. По полученным данным определяют фрактальную размерность D исследуемой поверхности D=2⋅log(G/G), где =(G/G), где G - периметр растекшейся капли жидкости известной вязкости и фиксированного объема; G - периметр растекшейся капли, образованной в результате слияния двух капель жидкостей различной вязкости; G - площадь растекшейся капли жидкости известной вязкости и фиксированного объема; G - площадь растекшейся капли, образованной в результате слияния двух капель жидкостей различной вязкости. Технический результат - повышение точности контроля уровня шероховатости поверхности и расширение типоряда материалов исследуемой поверхности. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к средствам контроля микронеровностей поверхностей, полученных в результате воздействия машиностроительных технологических операций на шероховатую поверхность, например, поверхность пера лопатки ГТД на заключительных стадиях обработки.

Известен способ капиллярной дефектоскопии, включающий в различных вариантах следующие основные операции: пропитку деталей в индикаторном (ярко окрашенном или люминесцирующем) растворе с целью заполнения полостей дефектов и пространства между неровностями, удаления раствора с поверхности детали, проявления дефектов и выявления следов дефектов. Проявление дефектов осуществляется обычно порошками, наносимыми на поверхность детали и впитывающими индикаторный раствор из полостей дефектов [Назаров С.Т. Методы контроля качества сварных соединений. М.: Машиностроение. - 360 с.; Гурвич А.К. Неразрушающий контроль. Книга 1. Общие вопросы. Контроль проникающими веществами. /А.К. Гурвич, И.Н. Ермолов, С.Г. Сажин. Под ред. В.В. Сухорукова. М.: Высшая школа, 1992. - 242 с.].

Недостатком данного способа является ограничение точности контроля шероховатости поверхности, обусловленное вязкостью используемого индикаторного раствора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ контроля шероховатости поверхности диэлектрических подложек по патенту RU №2331870 C2 от 17.07.2006, опубл. 20.08.2008, МПК G01N 21/88, заключающийся в том, что исследуемую поверхность подложки очищают плазмохимическим травлением в среде инертного газа при режимах, не допускающих распыление материала подложки. Сразу после очистки подложку располагают горизонтально и на ее поверхность с высоты не менее 6 мм и не более 22 мм наносят каплю жидкости фиксированного объема. Определяют время растекания капли жидкости по поверхности подложки от момента касания капли жидкости поверхности подложки до прекращения движения жидкости по поверхности. Шероховатость контролируемой поверхности подложки определяют путем сопоставления полученного значения времени растекания капли жидкости по поверхности подложки с предварительно замеренной калибровочной зависимостью.

Недостатком данного способа является ограничение точности контроля шероховатости поверхности, обусловленное вязкостью жидкости, используемой для формирования капли.

Поставлена задача: повысить точность контроля уровня шероховатости поверхности, расширив при этом диапазон исследуемых материалов.

Решение поставленной задачи достигается тем, что исследуемую поверхность очищают плазмохимическим травлением в среде инертного газа при режимах, не допускающих распыление материала исследуемой поверхности, сразу после очистки на поверхность наносят жидкость известной вязкости в виде капли фиксированного объема, посредством скоростной цифровой видеокамеры регистрируют время растекания капли жидкости по исследуемой поверхности, затем определяют шероховатость исследуемой поверхности, согласно заявляемому изобретению посредством скоростной цифровой видеокамеры регистрируют момент окончания растекания капли жидкости, после чего определяют периметр и площадь растекшейся капли и убирают скоростную цифровую видеокамеру, затем на растекшуюся на исследуемой поверхности каплю наносят каплю жидкости меньшей вязкости, при этом жидкость второй капли должна быть растворимой в жидкости первой капли, помещают в исходное положение скоростную цифровую видеокамеру, посредством которой регистрируют момент окончания растекания второй капли жидкости, растворившейся в первой капле жидкости, после чего определяют периметр и площадь обеих растекшихся капель жидкости различной вязкости после их слияния; по полученным данным определяют фрактальную размерность D исследуемой шероховатой поверхности:

D=2⋅loga(Gдлина1/Gдлина2).

Здесь а=(Gплощадь1/Gплощадь2), где Gдлина1 - периметр первой растекшейся капли; Gдлина2 - периметр обеих растекшихся капель различной вязкости после их слияния; Gплощадь1 - площадь первой растекшейся капли; Gплощадь2 - площадь обеих растекшихся капель различной вязкости после их слияния.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена блок-схема устройства для фрактального контроля шероховатости поверхности. Устройство состоит из источника света 1, регулируемого источника питания 2 источника света 1, дозатора 3 капель рабочей жидкости, направляющей иглы 4 дозатора 3 капель рабочей жидкости, скоростной видеокамеры 5, записывающего устройства 6, исследуемой поверхности 7, первой капли 8 жидкости известной вязкости и фиксированного объема, второй капли 9 жидкости меньшей вязкости, чем жидкость капли 8.

Способ осуществляется следующим образом.

Исследуемую поверхность 7 очищают плазмохимическим травлением в среде инертного газа при режимах, не допускающих распыление материала исследуемой поверхности 7, сразу после очистки на исследуемую поверхность 7 наносят каплю 8 жидкости известной вязкости и фиксированного объема, затем посредством скоростной цифровой видеокамеры 5 регистрируют время растекания капли 8 жидкости известной вязкости и фиксированного объема по исследуемой поверхности 7 и определяют шероховатость исследуемой поверхности 7. Для этого предварительно посредством скоростной цифровой видеокамеры 5 регистрируют момент окончания растекания капли 8 жидкости известной вязкости и фиксированного объема, после чего определяют периметр и площадь растекшейся капли 8 известной вязкости и фиксированного объема и убирают скоростную цифровую видеокамеру 5, затем на растекшуюся на исследуемой поверхности 7 каплю 8 жидкости известной вязкости и фиксированного объема наносят жидкость меньшей вязкости в виде капли 9, при этом жидкость капли 9 должна быть растворима в жидкости капли 8, после чего помещают в исходное положение скоростную цифровую видеокамеру 5, посредством которой регистрируют момент окончания растекания капли 9 жидкости, растворившейся в капле 8 жидкости известной вязкости и фиксированного объема. Далее определяют периметр и площадь растекшихся капель 8 и 9 жидкости различной вязкости после их слияния. По полученным данным определяют фрактальную размерность D исследуемой поверхности 7:

D=2⋅loga(Gдлинаl/Gдлина2),

где а=(Gплощадь1/Gплощадь2), где Gдлина1 - периметр растекшейся капли 8 жидкости известной вязкости и фиксированного объема; Gдлина2 - периметр растекшихся капель 8 и 9 жидкости различной вязкости после их слияния; Gплощаль1 - площадь растекшейся капли 8 жидкости известной вязкости и фиксированного объема; Gплощадь2 - площадь растекшихся капель 8 и 9 жидкости различной вязкости после их слияния.

В результате растворения капли 9 в капле 8, состоящих из жидкостей различной вязкости, происходит изменение вязкости жидкости, образовавшейся в результате слияния двух капель 8 и 9. При этом вязкость жидкости двух слившихся капель 8 и 9 будет меньше вязкости капли 8, если жидкость капли 9 была меньшей вязкости, чем жидкость капли 8 [Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей. М.: Химия, 1966. - 537 с.]. Например, в случае использования дистиллированной воды в качестве жидкости капли 8, а в качестве жидкости капли 9 - этилового спирта, вязкость жидкости двух растворившихся друг в друге капель 8 и 9 уменьшится по сравнению с вязкостью дистиллированной воды.

Метод определения фрактальной размерности основан на подсчете соотношения между периметром и площадью растекшейся капли. Такое соотношение применяют для оценки размерности фрактальной кривой, ограничивающей исследуемую область. Согласно фрактальной геометрии [Мандельброт Б. Фрактальная геометрия природы. - М.: Институт компьютерных исследований, 2002. - 656 с.] такая зависимость определяется законом Мандельброта:

Здесь Gдлина - длина кривой (периметр капли), измеренная с шагом G, Gплощадь - площадь, ограниченная кривой (площадь капли), измеренная с шагом G2, D - фрактальная размерность рассматриваемой разветвленной структуры, Cη - типичный во фрактальной геометрии неопределенный множитель.

По результатам двух измерений периметра растекшихся капель 8 и 9 получаем систему двух уравнений:

Здесь Gдлина1 - периметр растекшейся капли 8 жидкости известной вязкости и фиксированного объема; Gдлина2 - периметр растекшихся капель 8 и 9 после их слияния; Gплощадь1 - площадь растекшейся капли 8 жидкости известной вязкости и фиксированного объема; Gплощадь2 - площадь растекшихся капель 8 и 9 после их слияния.

Из системы уравнений (2) следует, что

где основание логарифма а=(Gплощадь1/Gплощадь2).

В этом случае изменение вязкости вещества капли, образованной каплями 8 и 9 после их слияния, может рассматриваться как изменение шага покрытия при определении фрактальной размерности.

Геометрия растекшихся капель 8 и 9 после их слияния регистрируется посредством скоростной видеокамеры 5 и записывающего устройства 6. Затем определяется периметр и площадь растекшихся капель 8 и 9 после их слияния путем использования методов цифровой обработки изображений [Сойфер В.А. Методы компьютерной обработки изображений. М.: Физматлит, 2003. - 784 с.].

Исследуемая поверхность 7 может иметь различный угол наклона относительно линии горизонта. Наибольший угол наклона исследуемой поверхности 7 определяется экспериментально и выбирается таким образом, чтобы капля, образованная в результате слияния капель 8 и 9 и состоящая из дистиллированной воды и этилового спирта, не могла скатиться с исследуемой поверхности 7.

Световой поток, формируемый источником света 1, должен максимально близко располагаться к объективу скоростной видеокамеры 5, при этом угол между осью симметрии объектива скоростной видеокамеры 5 и осью симметрии светового потока, сформированного источником света 1, должен быть наименьшим. Это необходимо для минимизации неосвещенных (слепых) зон на исследуемой поверхности 7, т.е. для повышения точности определения периметра и площади растекшихся капель 8 и 9 после их слияния.

Используемые жидкости капель 8 и 9 должны быть смешиваемыми, их объемы - максимально близкими. Это необходимо для того, чтобы вязкость жидкости, образованной при слиянии капель 8 и 9, была меньше, чем вязкость жидкости капли 8.

Пример. В качестве исследуемой поверхности использована подложка типа СТ-50. Очистка исследуемой поверхности осуществлена плазмохимическим травлением в среде аргона на установке травления пластин УТП ПДЭ-125-008. Сразу после очистки с помощью дозатора нанесена капля дистиллированной воды на горизонтально расположенную исследуемую поверхность. Момент окончания растекания капли зарегистрирован системой скоростной цифровой видеосъемки на базе камеры VS-FAST со скоростью 1000 кадров/с. Затем на каплю дистиллированной воды нанесена капля этилового спирта. Момент окончания растекания капли, образованной в результате слияния капель дистиллированной воды и этилового спирта, также зарегистрирован системой скоростной цифровой видеосъемки на базе камеры VS-FAST со скоростью 1000 кадров/с.

Фрактальная размерность уровня шероховатости исследуемой поверхности по формуле (3) составила 1,18.


СПОСОБ ФРАКТАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ
СПОСОБ ФРАКТАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 10.
10.09.2015
№216.013.7738

Способ диагностики эпилепсии

Изобретение относится к области медицины, а именно к неврологии. Осуществляют стимуляцию зрительного анализатора реверсным шахматным паттерном и регистрацию зрительных вызванных потенциалов (ЗВП). Полученные значения амплитуды А и времени Т ЗВП усредняют. На графике величину Т откладывают по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562109
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.776a

Оптическая система для формирования светового пятна субволнового размера

Изобретение относится к области оптики, а именно к острой фокусировке электромагнитного излучения, и может быть использовано для высокоразрешающей оптической записи и сканирующей оптической микроскопии. Технический результат изобретения - уменьшение диаметра светового пятна при фокусировке...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562159
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.776f

Способ изготовления иглы кантилевера сканирующего зондового микроскопа

Использование: для изготовления иглы кантилевера сканирующего зондового микроскопа. Сущность изобретения заключается в том, что для изготовления иглы кантилевера используют хрупкую прозрачную подложку, которую заполняют оптически прозрачной жидкостью и в горизонтальном положении укладывают в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562164
Дата охранного документа: 10.09.2015
13.01.2017
№217.015.8234

Способ фрактального контроля шероховатости поверхности

Изобретение относится к средствам контроля микронеровностей поверхностей, полученных в результате воздействия машиностроительных технологических операций на шероховатую поверхность. Исследуемую поверхность очищают плазмохимическим травлением в среде инертного газа при режимах, не допускающих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601531
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.01.2017
№217.015.83b6

Способ изготовления дифракционных оптических элементов

Способ изготовления дифракционных оптических элементов включает в себя лазерную обработку тонкопленочных слоев металла, напыленных на подложку из прозрачного материала. При этом фазовый рельеф дифракционного оптического элемента формируют путем окисления тонкопленочного слоя металла в среде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601391
Дата охранного документа: 10.11.2016
25.08.2017
№217.015.d00a

Способ изготовления фазовых дифракционных микроструктур

Использование: для создания дифракционных оптических элементов видимого и ультрафиолетового диапазона. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления фазовых дифракционных микроструктур заключается в том, что на тонкопленочные титановые слои, напыленные на подложку из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620932
Дата охранного документа: 30.05.2017
25.08.2017
№217.015.d10b

Накопитель энергии

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве накопителя энергии для транспортных средств и источника бесперебойного питания для ветровых электростанций. Технический результат заключается в увеличении накапливаемой энергии за счет накопления не только механической,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621309
Дата охранного документа: 01.06.2017
17.10.2019
№219.017.d674

Вакуумный держатель для подложек

Изобретение относится к технологической оснастке. Вакуумный держатель для подложек выполнен в виде стола, на поверхности которого выполнены сквозные отверстия, соединенные с камерой низкого давления. Поверх стола с отверстиями устанавливается пластина из полимерного материала круглой или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002702995
Дата охранного документа: 15.10.2019
17.10.2019
№219.017.d6ac

Способ изготовления фазовых дифракционных решеток, микроструктур и контактных масок

Способ относится к оптическому приборостроению и может быть использован для создания дифракционных оптических элементов видимого и ультрафиолетового диапазона - линз Френеля, корректоров и др. Способ изготовления фазовых дифракционных решеток, микроструктур и контактных масок включает в себя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002702960
Дата охранного документа: 14.10.2019
17.10.2019
№219.017.d714

Расширитель параллельного пучка лазерного излучения

Изобретение относится к области лазерной оптики. Расширитель параллельного пучка лазерного излучения обеспечивает видимое увеличение с высоким качеством изображения при малой длине. Выполнен в виде конуса, изготовленного из преломляющего материала с показателем преломления n и с углом при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002703016
Дата охранного документа: 15.10.2019
Показаны записи 1-10 из 26.
20.04.2013
№216.012.358e

Способ выполнения отверстий в костной ткани альвеолярного гребня и устройство его реализующее

Изобретение относится к хирургической стоматологии и может быть использовано для внутрикостной дентальной имплантации. В области отсутствующих зубов производят разрез по вершине гребня альвеолярного отростка и отслойку слизисто-надкостничного лоскута. В разрез устанавливают втулки с коническими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479263
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.06.2013
№216.012.48a9

Способ получения декоративных покрытий

Изобретение относится к области получения декоративных покрытий на изделиях из стекла, керамики и других материалов с оптически гладкой поверхностью и может быть использовано при нанесении декоративных покрытий на товары народного потребления, отделочно-декоративные и художественные изделия в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484181
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.07.2013
№216.012.5af4

Способ перемещения непрозрачных микрообъектов

Изобретение относится к области оптической микроскопии и оптической микроманипуляции. Согласно способу перемещения группы непрозрачных микрообъектов формируют световой пучок с замкнутыми областями нулевой интенсивности из нескольких пучков. Сначала используют три соосных пучка Бесселя нулевого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488905
Дата охранного документа: 27.07.2013
10.08.2013
№216.012.5e12

Установка для измерения параметров оптически прозрачных поверхностей

Изобретение относится к средствам определения качественных параметров поверхностного слоя оптически прозрачных поверхностей путем моделирования воздействия на оптически прозрачную поверхность различных природных факторов. Технический результат - расширение фукнциональных возможностей. Установка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489703
Дата охранного документа: 10.08.2013
27.09.2013
№216.012.7032

Способ определения оптических параметров кристаллического вещества

Изобретение относится к способам определения физических свойств в твердых прозрачных средах природного происхождения и может быть использовано при решении задач анализа качества таких материалов. Сущность изобретения заключается в том, что исследуемый материал освещают когерентным источником...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494373
Дата охранного документа: 27.09.2013
20.04.2014
№216.012.bb39

Нанорезонатор

Изобретение относится к области лазерной техники. Нанорезонатор состоит из двух гребенчатых пересекающихся фотонно-кристаллических волноводов, в месте пересечения образующих резонансную камеру. В зоне резонансной камеры выполнены щели, при этом длина щели больше ее ширины не менее чем в 2 раза....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513657
Дата охранного документа: 20.04.2014
10.05.2014
№216.012.c0d8

Способ измерения чистоты поверхности подложек

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в микроэлектронике при производстве интегральных микросхем на активных и пассивных подложках и в дифракционной оптике при производстве дифракционных микропрофилей. Способ заключается в том, что производят сдвиг...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515117
Дата охранного документа: 10.05.2014
20.10.2014
№216.012.fe9d

Устройство контроля макродефектов на внутренней поверхности труб

Устройство относится к средствам контроля геометрических параметров макродефектов внутренней поверхности труб, например, нефтяного сортамента. Заявленное устройство контроля макродефектов на внутренней поверхности труб содержит излучатель, приемник излучения, цилиндрический корпус направляющую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531037
Дата охранного документа: 20.10.2014
10.07.2015
№216.013.60c3

Способ изготовления амплитудных дифракционных оптических элементов и масок для изготовления фазовых структур

Способ относится к оптическому приборостроению и касается способа изготовления дифракционных оптических элементов и масок для изготовления фазовых структур. Способ включает нанесение молибденовой пленки толщиной 35-45 нм на поверхность диэлектрической подложки с последующим воздействием на нее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556313
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.08.2015
№216.013.69b7

Способ подсветки дисплея с использованием вторичной оптики и светорассеивающей подложки, устройство для подсветки дисплея

Изобретение относится к способу и устройству подсветки дисплея. Техническим результатом является улучшение световых характеристик дисплеев, таких как эффективность, однородность освещенности, а также использование линз или рефлекторов простой формы и уменьшение габаритов. Устройство подсветки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558616
Дата охранного документа: 10.08.2015
+ добавить свой РИД