Лазерный мир

О. С. Юльметова, В. А. Валетов, А. Г. Щербак // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2013

Обосновывается необходимость оптимизации шероховатости поверхностей деталей приборов, влияющей на оптические характеристики роторов шаровых гироскопов с оптоэлектронной системой съема информации. Приводится алгоритм оптимизации, базирующийся на применении аппарата теории  планирования эксперимента и непараметрических критериев оценки  шероховатости функциональных поверхностей.

В настоящей статье рассматривается возможность повышения стабильности оптических характеристик ротора электростатического гироскопа путем оптимизации шероховатости функциональных поверхностей. При этом формирование оптических меток заданной контрастности 0,5 на поверхности ротора предлагается осуществлять методом лазерного маркирования, который является одним из перспективных способов нанесения меток [3]. Потребность в оптимизации шероховатости поверхностей объясняется тем, что ее измерение осуществляется до процедуры нанесения меток, после производится контроль лишь оптических и механических характеристик.

Алгоритм оптимизации шероховатости функциональных поверхностей. Для обеспечения процесса оптимизации был разработан алгоритм

Шероховатость поверхности ротора перед операцией по нанесению метки составляет сотые доли микрометра по параметру Rq (среднеквадратическое отклонение профиля поверхности). При формировании метки методом лазерного маркирования ее шероховатость колеблется в пределах от сотых долей до одной десятой микрометра. Параметрический способ описания слабо чувствителен к изменениям шероховатости прецизионных поверхностей, происходящим после их обработки. Следовательно, параметр Rq не отражает реального изменения микрогеометрии метки, полученной лазерным маркированием. Более точным способом описания профиля обработанных прецизионных поверхностей является плотность распределения тангенсов углов наклона профиля. Современные приборы, предназначенные для оценки шероховатости, например измерительная станция Hommel Tester T8000, позволяют фиксировать координаты профиля поверхности и сохранять их в виде набора дискретных точек. Дальнейшая обработка координат и определение эмпирических плотностей распределения тангенсов углов наклона профилей производится в среде программирования MatLab. Последовательность этих действий отражена в блоках 3, 4 и 5 схемы алгоритма (см. рис. 1). Блоки 6—9 отражают действия по оценке воспроизводимости предлагаемой технологии и ее соответствия техническим условиям. Заключительным шагом алгоритма (блок 11) является проведение оптимизации шероховатости поверхности с применением теории планирования эксперимента.

Параметром оптимизации, как отмечено ранее, является контрастность меток. Факторами процесса маркирования меток с требуемым уровнем контрастности выступают режимы лазерного маркирования — мощность излучения, скорость перемещения сканирующего устройства и плотность линий (число линий, пройденных лазером на 1 мм поверхности).

В табл. 1 приведены основные факторы и диапазоны их варьирования, выбранные исходя из технических возможностей лазерного оборудования (минимаркер М10), а также результатов предварительных экспериментов [3].

Полное содержание статьи на https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-teorii-planirovaniya-eksperimenta-pri-optimizatsii-sherohovatosti-funktsionalnyh-poverhnostey/pdf