Способ измерения формы объекта и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле профиля объекта. Цель изобретения - расширение области применения способа и устройства за счет обеспечения измерения формы объектов, поверхность которых описывается произвольными функциями. В устройстве, осуществляющем способ, приемники 7 и источники 6 свкта располагают в контрольных точках на поверхности 3, эквидистантной эталонной измеряемой поверхности, запоминают сигнал с каждого приемника 7 в контрольных точках для эталонного объекта и судят о контролируемом параметре по разности сигналов с контроля фотоприемника 7 в контрольных точках для измеряемого объекта 3 с запомненными сигналами для эталонного объекта, оптическая система 4, 5 выполнена в виде световодных жгутов, причем световодные жгуты вмонтированы в промежуточный эталон, поверхность которого эквидистантна поверхности измеряемого объекта 3, промежуточный эталон 1 установлен с возможностью перемещения относительно базирующего приспособления 15, в котором устанавливается измеряемый объект 3. 2 с. и 1 з.п.ф-лы. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19} (11) 21 А1 (1} G 01 В 21/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4419130/24-28 (22) 03.05.88 (46) 23.07.91. Бюл, Ф 27 (71) Рыбинский авиационный технологический институт (72) Ю.И.Гудков, Ю,Д.Жаботинский, Е.А,3aк, В.В.Зиновьев, A.К.Криков, М.Ю.Смирнов, А.В.Машинин, А.А.Тимофеев и В,И.Шелгунов (53) 531.717 (088.8) .(56) Авторское свидетельство СССР

У 1105756, кл. G 01 В 1 1/24, 1983 .

Авторское свидетельство СССР

У 976293, кл, С 01 В 11/24, 1981, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФОРМЫ ОБЪЕКТА

"И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле профиля объекта.

Цель изобретения — расширение области применения способа и устройства за счет обеспечения измерения формы объектов, поверхность которых описываетИзобретение относится к измери.тельной технике и может быть использовано, в частности, при контроле профиля объекта.

Целью изобретения является расширение области применения способа и устройства за счет обеспечения измерения формы объектов, поверхность которых описывается произвольными функциями, На фиг.1 дана схема устройства, осуществляющего предлагаемый способ;, ся произвольными функциями. В устройствее, осущес твляющем способ, при— емники 7 и источники 6 света располагают в контрольных точках на поверхности 3, эквидистантной эталонной измеряемой поверхно< ти, запоминают сигнал с каждого приемника 7 в контрольных точках для эталонного объекта и судят о контролируемом параметре по разности сигналов с контроля фотоприемника 7 в контрольных точках для измеряемого объекта 3 с запомненными сигналами для эталонного объекта, оптическая система 4,5 выполнена в виде световоднь|х жгутов, причем световодные жгуты вмонтированы в промежуточный эталон, поверхность которого эквидистантна поверхности измеряемого объекта 3,. промежуточный эталон 1 установлен с возможностью перемещения относительно баэирующего приспособления 15, в котором устанавливается измеряемый объект 3. 2 с. и 1 з.п, ф-лы. 2 ил, на фиг ° 2 графически показана зависимость сигнала U на выходе приемника излучения от расстояния d до поверхности объекта.

Устройство содержит промежуточный эталон 1, поверхность 2 которого эквидистантна поверхности эталонного объекта, с которым сравнивается поверхность объекта 3, оптическая система 4, 5, выполненная в виде N + 1 световодных жгутов, закрепленных в отверстиях промежуточного эталона 1, 1665231

Я + 1 источников 6 излучения, наприМер светодиодов, сопряженных с торцами световодных жгутов системы 4, N+1 — канальный приемник излучения, выполненный, например, в виде N+1 фотодиодов 7, сопряженных с торцами световодных жгутов системы 5, N + 1 силитель 8 N, первых 9 и N вторых

О элементов памяти (например, анало- 10 новые коммутаторы с Ы + 1 дифферениальных усилителей 11, N индикатоов 12, компаратор 13, переключатель

4 режимов "Обучение-работа".. N ка! алов являются измерительными, а

N+1)-й - опорным. Устройство имеет акже базирующее приспособление 15, 1 редназначенное для установки объекта 3. Промежуточный эталон 1 жестко связан с направляющей 16 и установЛен с возможностью перемещения по° ° редством привода (на фиг,1 не поазан) в вертикальном направлении штативе 17. В верхней и нижнеч час ги направляющей 16 закреплены упоры 25

18, 19. Положение упоров 18, 19 мо ет регулироваться по длине направ,пяющей 16 с помощью элементов крепления. На штативе 17 закреплены первый 20 и второй 21 конечные выключателИ, базирующее приспособление 15 закреплено на столе 22 штатива 1?.

Устройство содержит также источник 23 тока, N+1 источник излучения подключен к его выходу,,И+1 канальный приемник излучения — к входам усилителей 8. Выход усилителя 8 опорного канала соединен с первым входом компаратора 13. Второй вход 24 компаратора 13 соединен с источником 40 порного напряжения П,Вьд компаратора 13 соединен с переключающим контактом переключателя 14 "Обучениеработа". Выходи усилителей 8 измерительных каналов I, II,..., N соеди- 45 нены с входамю первого 9 и второго 10 элементов памяти. Выходы элементов памяти 9 и 10 соединены с входами дифференциальных усилителей 11, к выходу которых подключены элементы индикации 12. Стробирующие входы первых элементов 9 памяти подключены к выходу "Обучение" переключателя 14 режимов.. Стробирующие входы вторых

:элементов 10 памяти подключены к выходу Работа переключателя 16.

II 11 55

Способ измерения формы объекта

:осуществляется устройством следующим образом.

Рь режиме обучения (переключатель (14 в положении "Обучение" ) производится опускание промежуточного эталона 1 (это перемещение ограничено положением первого конечного выключателя 20), При движении напряжение на выходах усилителей 8 изменяется по закону, показанному на фиг. 2. 1

При достижении зазора между эталоном

1 и объектом 3, равного d; (соответствует значению U ), на выходе компаратора 13 появляется "1". Это вызывает открывание первых элементов памяти 9, т,е. напряжение на их выходах точно соответствует входному в каждый момент времени. На спадающем участке (П „р„,0) характеристики (фиг, 2) в момент равенства выходного напряжения усилителя 8 опорного канала напряжению источника опорного напряжения U на выходе компаратора 13 появляется напряжение "0", Это приводит к "запиранию" первых элементов памяти 9, т.е. напряжение

1на их выходах не зависит от входного

4 равно входному напряжению, действующему в момент запирания. Положение упора 18 отрегулировано так, что момент перехода компаратора 13 из состояния "1" в "0" происходит до срабатывания первого концевого выключателя 20. Таким образом, при

1 срабатывании концевого выключателя

20 в первых элементах памяти 9 заполены "нулевые" показания датчиков змерительных каналов 1,..., N. Посде этого производится отключение источнйка 23 тока, питающего источника излучения 6, и подъем эталона 2 в крайнее верхнее положение (до ñðàбатывания второго концевого выключателя 21) .

Далее устройствс переводится в рабочий режим. Для этого переключатель 14 устанавливается в положение

"Работа . B баэирующее приспособление помещается объект 3, поверхность которого измеряется. Производится опускание промежуточного эталона 1. При этом аналогично режиму

"Обучение" производится запись выходных напряжений усилителей 8 измерительных каналов 1,..., N во вторые элементы 10 памяти. После чего отключается источник 23 тока и производится подъем эталона 1 в крайнее верхнее положение. При этом (сразу после перехода компаратора

5 166

13 из состояния "1" в состояние "О") индикаторы 12 показывают отклонения размеров в контролируемых точках из. .меряемого объекта 3 от размеров эталонного объекта в этих же точках.

Формула изобретения

1. Способ измерения формы объекта, заключающийся в том, что формируют световой пучок, состоящий из набора лучей, принимают лучи в контрольных точках, а о контролируемом параметре судят по сигналам, принятым в каждой контрольной точке, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения области применения, контрольные точки формируют эквидистантно эталонной поверхности, набор световых лучей формируют точечными и осуществляют прием в контрольных точках отраженного от эталонной поверхности соответствующего светового луча и запоминают эталонные сигналы в каждой из контрольных точек в момент достижения заданного уровня опорного сигнала, соответствующего определенному расстоянию между эталонной поверхностью и контрольными точками, аналогично запоминают сигналы от измеряемой поверхности, а отклонение формы измеряемого объекта определяют по изменению сигналов от отраженных световых лучей по сравнению с эталонными сигналами.

2. Способ измерения формы объектапоп1,отличающийся тем, что световые лучи формируют по нормали к эталонной поверхности, 3. Устройство для измерения формы объекта, содержащее источник излучения, установленную последовательно по ходу светового потока оптическую систему, N-канальный приемник излув

5231 чения, число каналов приемника равно числу контрольных точек, соответствующих числу контролируемых элементов объекта, и схему обработки сигнала,отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, оно снабжено N источниками излучения, опорным приемником излу10 чения, промежуточным эталоном с (N+1) сквозными отверстиями в контрольных точках, расположенных по его поверхности, эквидистантной поверхности эталонного объекта, оптическая сис15 тема выполнена в виде (N+1) световодных жгутов, пропущенных сквозь соответствующие отверстия промежуточного эталона, и содержащих в каждом передающие и приемные световоды, одни концы которых сопряжены торцами с поверхностью промежуточного эталона, а другие — с соответствующим источником и приемником излучения, блок обработки сигнала вы25 полнен в виде источника тока, переключатель режимов, N цепей, каждая из которых содержит усилитель, первый и второй элементы памяти, подключенные к нему параллельно, и диффе30 ренциальный усилитель, инвертирующий и прямой входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго элементов памяти, а выход с индикатором, опорной цепи, содер35 жащей N+1-й усилитель и компаратор, соединенный с ним, N цепей соединены между собой соответственно стробирующим входом первого и второго элементов памяти, входы являются выходами

4р "Обучение" и "Работа" переключателя режимов, источники излучения подключены к источнику тока, второй вход компаратора предназначен для подключения к источнику опорного напряжения.

1665231 и

Цтах 0 Ll)

8апраЬете 03ижеицр (Зазо,о) Составитель Е. Глазкова

Редактор Е.Полионова Техред А.Кравчук, Корректор Л.Пилипенко (Заказ:2776 Тираж 388 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.

II 11 у Гага ина 101 р