Устройство для бесконтактного измерения профиля деталей

 

Изобретение предназначено для измерения линейных размеров и профиля деталей. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет повышения крутизны выходной характеристики устройства. Луч, отраженный от первого светоделителя, проходит через двулучепреломляющий элемент, выполненный в виде изотропного кристалла, и после отражения от зеркала вновь проходит через двулучепреломляющий элемент на второй светоделитель. Разделенные лучи проходят поляризационные фильтры, установленные соответственно в каждой из раздельных вторым светоделителем ветвей излучения и пропускающие лучи, поляризованные во взаимно перпендикулярных направлениях, попадают на фотоприемники и далее на блок сравнения, по нулевому сигналу с которого судят о соответствующей координате или профиле детали. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 С 01 В 11/24, 11/02

ГОСУД

ПО И

ПРИ

ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ талей точно крути ройст

Из ной т для и филя

Це ности тизны ства.

На ная с ного фиг. снима ка ср рагме той д

Ус ствен приме (21) (22) (46) (72) и M. (53) (56)

¹ 868 (54)

ИЗИЕР (57) рения

РСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

БРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

НТ СССР

622271/24-28

19, 12.88

3.11.90. Бюл. № 43

b. Бирман, Б.A,Ñåäåëüíèêîâ

1. Гроссман

31. 717 (088. 8) вторское свидетельство СССР

41, кл. (01 Б 11/02, 1981, СТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКО1ПАКТНОГО

НИЯ ПРОФИЛЯ ДЕТАЛЕЙ зобретение предназначено для измелинейных размеров и профиля деЦель изобретения — повышение ти измерений за счет повышения, ны выходной характеристики ус а. Луч, отраженный от первого бретение относится к измерительхнике и .может быть использовано мерения линейных размеров и проеталей. ь изобретения — повышение точизмерений за счет повышения крувыходной характеристики устройфиг. 1 изображена принципиальема устройства для бесконтактзмерения профиля деталей; на — график зависимости сигналов, мых с фотоприемников (2а) и бловнения (2б) при закрытой диафна фиг. 3 — то же, при открыафрагме. ройство содержит источник естеого поляризованного света, налазер 1, первый светоделитель светоделителя, проходит через двулучепреломляющий элемент, выполненный в виде изотропного кристалла, и после отражения от зеркала вновь проходит через двулучепреломляющий элемент на второй светоделитель. Разделенные лучи проходят поляризационные фильтры, установленные соответственно в каждой из разделенных вторым светоделителем ветвей излучения, и пропускающие лучи, поляризованные во взаимно перпендикулярных направлениях, попадают на фотоприемники и далее на блок сравнения, по нулевому сигналу с которого судят о соответствующей координате или профиле детали. 1 з,п, ф-лы, 3 ил. 2, объектив 3, узел 4 перемещения измеряемой детали 5> второй светодели- тель б, установленный на пути отраженного от детали 5 и первого светоделителя 2 луча, поляризационные фильтры 7 и 8, установленные на пути разделен" ных вторым светоделителем 6 лучей и предназначенные для пропускания излучения, поляризованного соответственно во взаимно перпендикулярных направлениях, объективы 9 и 10, диафрагмы 11 и 12, фотоприемники 13 и 14, диафраг- е му 15 переменного диаметра, установленную на пути отраженного от первого светоделителя 2 луча, и установленные за ней двулучепреломляющий элемент

16, пару оптических клиньев 17 и зеркало 18. Диафрагма 12 установлена пе-. ред фокусом объектива 10, а диафрагма

1608425

11 - за фокусом объектива 9, Оптические клинья 17 в паре имеют различный коэффициент преломления и с

М ,находятся в ойтическом контакте скошенными :-поверхностями один к другому.

Фотоприемники 13 и 14 подключены к блоку 19 сравнения.

Устройство работает следующим о6- 10 разом.

Лу4 от 1тазера 1 делится светоделителем 2, проходит через объектив 3 и попадает на поверхность детали 5, которая может перемещаться в трех взаим-15 но перпендикулярных направлениях Х, Y, Z узлом 4 перемещения.

Луч, отраженный от детали 5, проходит через объектив 3, отражается от светоделителя 2 и расщепляется свето- 20 делителем 6. Разделенные лучи проходят поляризационные фильтры 7 и 8, объективы 9 и 10, диафрагмы 11 и 12 и попадают на фотоприемники 13 и 14.

Поляризационные фильтры 7 и 8 установлены так, чтобы пропускать лучи, . поляризованные во взаимно перпендикулярных направлениях.

Зависимость сигналов с фотоприемников. 13 и 14 от Y-координаты поверх- 30 ности при закрытой диафрагме 15 представлена на фиг. 2а. Нулевой уровень сигнала на выходе блока 19 сравнения соответствует нахождению измеряемой детали 5 в фокальной плоскости объектива 3. На фиг. 2б представлена зависимость сигнала на выходе блока 19 сравнения от координаты Y поверхности детали 5. Устанавливая координаты Х и Z и перемещая деталь 5 в направле- 40 нии оси У, добиваются равенства нулю сигнала на выходе блока 19 сравнения и, таким образом, грубо определяют

Y-координату поверхности детали.

Для более точного определения Y- 45 координаты поверхности детали 5 открывают диафрагму 15. Луч, отраженный от первого светоделителя 2, проходит через двулучепреломляющий элемент 16, который может быть выполнен в виде изотропного кристалла, главная ось которого перпендикулярна лучу, а толщина подобрана так, что при однократном проходе фазы обыкновен«.ого и необыкновенного лучей отличаются одна от другой на 7/4. При этом направления распространения лучей совпадают. После отражения от зеркала

18 лучи повторно проходят двулучепреломляющий элемент 16 и подходят к светоделителю 6 с разностью фаз ф/2.

Поляризационные фильтрй 7 и 8 расположены так, что один из них пропускает обыкновенныи, а другой — необыкновенный луч.

Лучи, отраженные от детали 5 и зеркала 18, интерферируют между собой и эта интерференционная картина наблюдается в фокальных плоскостях объективов 9 и 10. Сигналы с фотоприемников 13 и 14 .имеют вид промодулиро ванной синусоиды с шагом ф/4. Эти сигналы представлены на фиг. За, разность между ними — на фиг. Зб.

Перемещая в направлении, перпендикулярном направлению луча, пару клиньев 17, во время юстировки добиваются наилучшего совпадения нуля разностного сигнала при закрытой диафрагме 15 с одним из нулей при открытой диафрагме. После этого пару клиньев устанавливают неподвижно.

Перемещая деталь по направлениям

XÄ Z и находя.при этом координату Y можно определить профиль детали. Крутизна кривой зависимости тока на выходе блока 19 сравнения при открытой диафрагме 15 значительно больше, чем при закрытой, что обеспечивает повышение точности измерений по сравнению с известным устройством.

Формула изобретения

1 ° Устройство для бесконтактного измерения профиля деталей, содержащее последовательно установленные источник естественно поляризованного излучения, например лазер, первый светоделитель, объектив и узел перемещения детали и второй светодслитель, в каж дой из разделенных вторым светоделителем ветвей излучения последовательно установлены объектив, диафрагма, фотоприемник и блок сравнения, подключенный к выходам фотоприемников, в одной из ветвей излучения диафрагма установлена перед, а в другой— за фокальной плоскостью соответствующего объектива, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено установленными последовательно в ходе излучения, отраженного от первого светоделителя, диафрагмой, выполненной с возможностью изменения диаметра, двулучепреломляющим элементом, парой пе п та о кл н ци н дл ва н ьев и зеркалом и двумя поляризаными Аильтрами, предназначенными пропускания излучения, поляризоого соответственно во взаимно ендикулярных направлениях, и усвленными по одному в каждой из

1608425 6 разделенных вторым светоделителем ветвей излучения.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что двупучепре5 ломляющий элемент выполнен в виде изотропного кристалла, подключенного к источнику напряжения с вольтметром.

3 608425

1608425

Составитель С. Грачев тор А. Козориз Техред М,яндык Корректор Т.Малец

Реда

3606 Тираж 503 . Подписное

Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Зака

В водственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Прои