Устройство для контроля прямолинейности оси и величины диаметров отверстий

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРЯШЛИНЕЙНОСТИ ОСИ И ВЕЛИЧИНЫ ДИАМЕТРОВ ОТВЕРСТИЙ, содержащее расположеннуе последовательно источник света, конденсор, предметный столик, установленный с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оптической оси устройстваj а также систему регистрации, о т л ичающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей , за счет обеспечения контроля параметров отверстий в образцах со шлифованными поверхностями или выполненных из рассеивающих свет материалов , в него введено зеркало, установленное между источником света и предметным столиком с возможностью вращения вокруг оси, параллельной направлению перемёщения этого столика , а система регистрации выполнена в виде щелевой диафрагмы, ориентированной вдоль указанного направления, фотоприемника, установленного за диафрагмой, двух компараторов, входы которых соединены с выходом фотоприемника , частотомера, соединенного с выходом первого компаратора, осциллографа , подключенного к выходу второго компаратора, и источника регулируемого напряжения, выход которого соединен с входами второго I компаратора и вольтметра. СО со ;о ;о

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

РЕСПИ;ЛИК (19) (И) 4(51) С 01 М 11 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfAO (21) 3667038/24-10 (22) 28.10.83 (46) 15.02.85. Бюл. Ф 6 (72) М.С. Антонов, Г.Э. Куфаль, В.А. Лахин и Л.Ф. Плиев (53) 535.818(088.8) (56) 1. улим А.В. Производство опти-. ческих деталей. М., "Высшая школа", 1975, с. 82.

2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации двухкоординатного измерительного прибора ДИП-1, Ленинградское оптикомеханическое объединение им. В.И. Ленина, 1982 (прототнп). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ ОСИ И ВЕЛИЧИНЫ ДИА-.

МЕТРОВ ОТВЕРСТИЙ, содержащее расположенные последовательно источник света, конденсор, предметный столик, установленный с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оптической оси устройства, а также систему регистрации, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения контроля па-. раметров отверстий в образцах со шпифованныии поверхностями или выполненных из рассеивающих свет материалов, в него введено зеркало, установленное между источником света и предметным столиком с возможностью вращения вокруг оси, параллельной направлению перемещения этого столика, а система регистрации выполнена в виде щелевой диафрагмы, ориентированной вдоль указанного направления, фотоприемника, установленного за Я диафрагмой, двух компараторов, входы которых соединены с выходом фотоприемника, частотомера, соединенного с выходом первого коипаратора, ос.циллографа, подключенного к выходу второго компаратора, и источника регулируемого напряжения, выход которого соединен с входами второго ,компаратора и вольтметра.

1 11399

Изобретение относится к оптике и может быть использовано в оптическом приборостроении для контроля прямолинейности оси и величины диаметров отверстий моноблоков.

Известно устройство для контроля величины диаметров отверстий, представляющее собой штанген-циркуль Я .

Недостатками известного устройства являются отсутствие возможнос- 10 ти контроля прямолинейности оси отверстий, а также относительно низкая

I точность измерений.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст- 15 ройство для контроля прямолинейности оси и величины диаметров отверстий, содержащее расположенные последовательно источник света, конденсор, предметный столик, установленный с 20 возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оптической оси .устройства, а также систему регистрации (2) .

Контроль прямолинейности оси и 25 величины диаметров отверстий с помощью измерительного микроскопа ДИП- 1 заключается в том, что образец с контролируемым стверстием устанавливают на столик перед объективом.

Перемещая образец относительно объектива, просматривают отверстие и через боковые полированные поверхности розрачного образца и одновременно

Регистрируют отсчеты, характеризующие прямолинейность оси отверстий и диаметра.

Однако данным устройством невозможно осуществлять контроль прямолинейности оси и величины диаметра от- 40 верстий, выполненных в образцах со шлифованными поверхностями или выполненных из рассеивающих свет визуально непрозрачных материалов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения контроля параметров отверстий в образцах со шлифованными поверхностями или выполненных из рассеивающих свет материалов. 50

Поставленная цель достигается тем, что в устройства для контроля прямолинейности оси и величины ди-: аметров отверстий,-содержащее расположенные последовательно источник 55 света, конденсор, предметный столик, установленный с возможностью перемещения в,направлении, перпендикуляр90 1 ном оптической оси устройства, а также систему регистрации, введено зеркало, установленное между источником света и предметным столиком с возможностью вращения вокруг оси, параллельной направлению перемещения этого столика, а система регистрации выполнена в виде щелевой диафрагмы, ориентированной вдоль указанного направления, фотоприемника, установленного за диафрагмой, двух компараторов, входы которых соединены с выходом фотоприемника, частотомера, соединенного с выходом первого компаратора, осциллографа, подключенного, к выходу второго компаратора, и источника регуЛируемого напряжения, выход которого соединен со входами второго компаратора и вольтметра.

На фиг.1 представлено устройство, блок-схема; на фиг.2 — кривая распределения освещенности Е от координаты L на тыльной шлифованной поверхности образца с контролируемым отверстием.

Устройство контроля включает расположенные последовательно источник света 1, вращаемое сканирующее зеркало 2, конденсор 3, предметный столик 4, установленный с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оптической оси устройства (на фиг.1 перпендикулярно плоскости чертежа), щелевую диафрагму 5, фотоприемник 6, два компаратора 7 и 8, входы которых соединены с выходом фотоприемника 6, частотомер 9, соединенный с выходом компаратора 7, осциллограф 10, подключенный к выходу компаратора 8, и источник регулируемого напряжения 11, выход которого соединен со входами компаратора 8 и вольтметра 12. Зеркало 2 может быть расположено и между элементами 3 и

4 ° Образец 13 с контролируемым отверстием 14 устанавливается на столик 4 ак, чтобы ось отверстия 14 была и ., аллельна направлению перемещения столика 4 и проходила через оптическую ось устройства, а фокус конденсора 3 совпадал с передней шлифованной поверхностью 15 образца

13. При этом ось вращения зеркала

2, ось контролируемого отверстия 14 и большая сторона щелевой диафрагмы

5 взаимно параллельны.

Устройство работает следующим образом.

3 1139

Излучение источника света 1 падает на зеркало 2. Отразившись от .него, излучение фокусируется конденсором 3 в плоскость передней поверхности 15 образца 13, причем диаметр пятна в этой плоскости должен быть меньше диаметра контролируемого отверстия 14. При прохождении излучения сквозь шлифованную поверхность оно приобретает индикатрису рассея- 1р ния. Контролируемое отверстие 14 выполняет при этом роль воздушной линзы, рассеивающей часть излучения, в результате чего на противоположной тыльной стороне 16 образца 13 формируется изображение, распределение освещенности которого представлено на фиг.2. Сканирование зеркала

2 необходимо для развертки этого изображения во времени, в результате 2б которой с фотоприемника 6 снимается сигнал, соответствующий указанному распределению (фиг.2) . Этот сигнал компарируется компаратором 7, уро- . вень срабатывания которого находится несколько выше точки С. На выходе компаратора 7 образуются два импульса, расстояние между которыми характеризует диаметр отверстия 14 и соI. ответствует расстоянию между точками ЗО

А и В, измеряемому частотомером 9.

Постоянство показаний частотомера 9 при перемещении образца !3 вдоль оси отверстия 14 свидетельствует об отсутствии флуктуации контролируемого диаметра и наоборот. Количественная

35 оценка этих флуктуаций может быть осуществлена после соответствующей калибровки устройства.

Прямолинейность оси отверстия

14 контролируется следующим образом.

При сканировании зеркала 2 происходит перемещение светового пятна, сфокусированного на шлифованную поверхность 15, в направлении, перпендикулярном оси контролируемого отверстия 14. Если-ось этого отверстия лежит на оптической оси, распределение освещенности (фиг.2) и форма сигнала на выходе фотоприемника 6 сим-" метричны относительно точки С. При отклонении оси контролируемого от990 4 верстия 14 симметричность сигнала нарушается, т.е.- точка А оказывается, например, нижЬ точки В.

Сигнал с фотоприемника 6 поступает, на вход компаратора 8, уровень срабатывания которого определяется источником регулируемого напряжения 11.

Когда этот уровень несколько выше точки С, на экране осциллографа 10 наблюдаются два импульса. При достижении уровнем срабатывания нижнего ма".симума (например, точки А) на экране осциллографа 10 два импульса сменяются одним. В этот момент фиксируют показания вольтметра 12. Когда, значение уровня срабатывания.достигает значения верхнего максимума, т.е. точки В, импульс с экрана осциллографа 10 исчезает. В этот момент также фиксируют показания. вольтметра 12. Отсчеты, снятые по вольтметру 12,характеризуют непрямолинейность оси отверстия.

Тарировку прибора осуществляют применяя образцы с известным значением диаметра и перемещая сам образец на известные расстояния в направлении, перпендикулярном оси контролируемого отверстия.

Использование предлагаемого устройства для контроля отверстий позволяет исключить трудоемкую операцию полирования поверхностей образцов, необходимую при визуальном контроле отверстий с помощью известных устройств. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет контролировать отверстия в образцах, выполненных иэ визуально непрозрачных материалов, что в свою очередь позволяет шире использовать номенклатуру материалов.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с базовым обьектом-прототипом позволяет контролировать диаметр и прямолинейность оси глубоких отверстий переменного сечения, выполнейных в образцах со шлифованными поверхностями и из визуально непрозрачных рассеивающих свет материалов.

Составитель В. Кравченко

Редактор Н. Горват Техред А.Бабинец Корректор М. Демчик

Заказ 253/31

Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.,Ужгород, ул. Проектная, 4