Способ контроля геометрических параметров колец
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для бесконтактного контроля внешнего и внутреннего диаметров объектов кольцевой формы, их толщины, а также таких параметров, как несоосность , выпуклость или вогнутость торцовых поверхностей. Цель изобретения - повышение точности контроля за счет сокращения количества определяющих параметров . Пучок лазера 1 сужают коллиматором 2 и направляют на дифракци13 онную решетку 4. Вращением решетки 4 с угловой скоростью Шь световой пучок преобразуют в набор конических световых поверхностей , из которых диафрагмой 5 выделяют две поверхности Ф| и Фг, образующими которых являются лучи первого In и второго 121 порядков дифракции. Линзами 6 и 7 обеспечивают возможность линейного смещения со скоростью V0 общей вершины Q в направлении к контролируемому объекту 16 Этим самым осуществляют развертку изображения объекта 16 в плоскости регистрации отраженных им световых потоков. Развертку изображения торцовой поверхности объекта 16 формируют в плоскости фотоприемника 11, а развертку изображения внутренней поверхности - в плоскости фотоприемника 12. Сигналы фотоприемников 11 и 12 обрабатываются в электронном блоке 15 и по его выходному сигналу судят о геометрических параметрах объекта 16 3 ил 14сл с 15. о vj СЛ О ON J Фиг 1
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 В 11/02
ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4705273/28 (22) 14.06.89 (46) 07.09.91. Бюл. М 33 (71) Волжское объединение по производству легковых автомобилей "Автоваз" (72) В,Н.Куликов (53) 531.717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N 11554455772255, кл. G 01 В 11/00, 1987. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КОЛЕЦ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для бесконтактного контроля внешнего и внутреннего диаметров объектов кольцевой формы, их толщины, а также таких параметров, как несоосность, выпуклость или вогнутость торцовых поверхностей. Цель изобретения— повышение точности контроля за счет сокращения количества определяющих параметров. Пучок лазера 1 сужают коллиматором 2 и напр
„, Ж„„1675664 А1 онную решетку 4, Вращением решетки 4 с угловой скоростью и, световой пучок преобразуют в набор конических световых поверхностей, иэ которых диафрагмой 5 выделяют две поверхности Ф! и Ф, образующими которых являются лучи первого l!! и второго lz! порядков дифракции. Линзами 6 и 7 обеспечивают воэможность линейного смещения со скоростью Vo общей вершины
0 в направлении к контролируемому объекту 16. Этим самым осуществляют развертку иэображения объекта 16 в плоскости регистрации отраженных им световых потоков.
Развертку изображения торцовой поверхности обьекта 16 формируют в плоскости фотоприемника 11, а развертку изображения внутренней поверхности — в плоскости фотоприемника 12. Сигналы фотоприемников 11 и 12 обрабатываются s электронном блоке 15 и по его выходному сигналу судят о геометрических параметрах обьек16 3
1675664 диафрагмой 5 выделяют две поверхности Ф1 и40
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для бесконтактного контроля внешнего и внутреннего диаметров объектов кольцевой формы, их толщины, а также таких параметров, как несоосность, выпуклость или вогнутость торцовых поверхностей.
Цель изобретения — повышение точности контроля за счет сокращения количества определяющих параметров.
На фиг,1 приведена схема устройства, реализующего способ контроля геометрических параметров колец, на фиг.2 — схема, поясняющая принцип сканирования объекта; на фиг,З вЂ” объект с различными видами дефектов и соответствующие им результаты сканирования, Устройство, реализующее способ, содержит лазер 1, коллиматор 2, зеркала 3, дифракционную решетку 4, диафрагму 5, линзы 6 — 7, полупрозрачное зеркало 8, линзы 9 — 10, фотоприемники 11-12, усилители
13-14 фототока и электронный блок 15 формирования и индикации выходного сигнала (фиг.1), Продольная ось симметрии конrpoлируемого объекта (кольца) 16 выставлена вдоль главной оптической оси линзы 7(кольцо 16 расположено в измерительной позиции). Возможные направления линейного
Vo смещения элементов схемы, объединенных на фиг.1 пло" êîñòüþ R, и вращения юо решетки 4 показаны стрелками.
Способ реализук>т следующим образом.
Световой пучок !о от лазера 1 линейно сужают коллиматором 2 и зеркалами 3 направляют на дифракционную решетку 4 (фиг.1). Вращением решетки 4 с угловой скоростью во световой пучок )о преобразуют в набор конических поверхностей, из которых
Ф, образующими которых являются лучи первого I»(12) и второго !21(22) порядка дифракции. При этом линзами 6 и 7 обеспечивают возможность линейного смещения со скоростью Vp общей вершины Q поверхностей 4>1(2) в направлении к контролируемому объекту (кол ьцу) 16, и редв ар и тел ь но устанавливаемому в измерительную позицию (плоскость G на фиг,1). Этим сочетанием углового а>р и линейного Vp смещений элементов схемы контроля осуществляют развертку изобра>кения объекта 16 в плоскости регистрации отраженных им световых потоков, при этом развертку изображения торцовой поверхности кольца
",á формируют в плоскости фотоприемника
11 через полупрозрачное зеркало 8 линзой 9, а развертку изображения его внутренней поверхности — линзой 10 в плоскости фотоприемника 12.
ЗО
Фотосигналы, регистрируемые приемниками 11-12 и усиленные усилителями 13—
14, направляют в электронный блок 15 формирования и индикации выходного сигнала, по которому судят о геометрических параметрах очередного кольца 16.
В процессе контроля коническими поверхностями Ч>1 и г1>2 последовательно высвечивают участки са (Se) и ам (еп) профиля объекта 16, выделяют моменты времени прохождения общей вершины 0 пяти особых точек Со, Мо, $о, ео и Np ее траектории смещения, соответствующих пересечениями ), (), (I(, (У и У световых конусов Ф1 и Ф с границами между торцами контролируемого кольца 16 и его образующими (внешней и внутренней) (фиг.2). На фиг,2 показано начальное взаимное положение вершины Q u изделия, предшествующее процессу сканирования: световой конус 1>1 описывает кольцо 16, не касаясь его торца cS.
В момент пересечения луча )11(() с точкой с начинает сканирование профиля сам (sen) изделия (кольца 16) первой конической поверхностью Ф1(плоскость 1 сечения данного конуса торцом cS), которое заканчивается в момент касания лучом !»(т) точки м дальней по отношению к световому пучку (,> торцовой поверхности контролируемого кольца 16 (плоскость 11). При этом вершина
Q (линза 7 и элементы (8. 9 и 11) схемы контроля, объединенные на фиг.1, 2 плоскостью R) сместится на расстояние СоМо, информация о положении особой точки Ао сечения У! при формировании выходного сигнала не используется .
При дальнейшем смещении вершины Q (линзы 7) профиль sen (сам) изделия (16) сканируется световым конусом 42 (плоскости
III, )У, У и соответствующие им особые точки
Sp, Fp и Np), Благодаря тому, что тангенсы углов р1 и pz наклона лучей I» ((12) и )22 ((21) являются образующими поверхностей Ф1 и
<)12 к направлению распространения светового пучка Io соотносятся как один к двум, соотношения расстояний между особыми точками траектории смещения вершины Q и геометрическими параметрами изделия (16) будут следующими:
С.(А.) — г )т, С М вЂ” (2 )т + 4 ), 5о ео- (т, SoNo ((т + Lo), Со$о О 5До. MoNo 0,5do, ео Np(AoMo) — Lo, где )то — толщина стенки, До — внешний диаметр, dî — внутренний диаметр, Lo — толщина контролируемого кольца 16.
B процессе сканирования фотоприемниками 11-12 формируют по два прямоугольных импульса I1 ., )2 и (1, )2 т т длительностью, пропорциональной расстоянию между соответствующими особыми
1675664 точками траектории z смещения вершины Q (позиции а-щ на фиг.3). На позиции а показан объект без дефектов его профиля (внутренняя и внешняя образующие соосны, торцы перпендикулярны оси симметрии) и точно сьюстированное в измерительную позицию (биения при сканировании отсутствуют). Поэтому для данного объекта обозначения его параметров Д,, do,Iт, Lo (позиция а), особых точек Co, Ao, Mo, No, Fo, 5 траектории г (позиция в) и временных интервалов TS, ò3, т9, т!., пропорциональных значениям До, do, 1то и 1О (позиции б и г) снабжены индексом о. Выпуклость ближней относительно сканирующего излучения (относительно вершины Q) торцовой поверхности контролируемого объекта (позиции д-з) проявляется в изменении положения особых точек С и S относительно точек
««
Со-50 позиции в. При вогнутости (позиции и-м) индекс II имеют четыре особые точки;
А, М, : и 11, расстояния между кото««,« рыми при этом сохраняются (времена g u
0,5т3). Смещение особых точек объясняется сокращением при выпуклости и увеличением при вогнутости времени сканирования стенки Iто объекта 16 (участков са и eS его профиля на позициях д и ц) на время h t<, пропорциональное размеру соответствующего дефекта.
Несоосность внутренней с внешней поверхностью контролируемого обьекта (позиции Н и р) и погрешности при юстировке изделия в измерительную позицию, вызывающие биения при сканировании (позиции с — ф)гха1 актеРизУютсЯ Наличием У сигналов
1T(I1, lz ) и II (11, 12 ) гpIIïï коротких импуль
L сов. Это объясняется тем, что при сканировании таких объектов особые точки формируются не в один определенный момент времени, а периодически воспроизводятся в течение некоторого интервала времени. пропорционального значению дефекта "несоосность" (время д г„) или амплитуде биений (время д т ). Отрезок С С траектории смещения Z, на котором происходит периодическое воспроизведение особой точки Со, характеризуется тем, что при достижении лучом 11ф) точки С торцовой поверхности cS луч 1и(1) все еще описывает внешнюю поверхность объекта 16, не касаясь торца cS. Полностью световой конус
Ф1 перекрывается объектом на отрезке С М ! траектории z. За время прохождения общей
Формула изобретения
Способ контроля геометрических параметров колец, заключающийся в том, что формируют два световых зондирующих пучка, направляют их под углами + а соответственно, симметрично оси контролируемого кольца, сканирую кольцо этими пучками, регистрируют световое излучение, прошедшее и отраженное от контролируемого кольца, преобразуют световое излучение, прошедшее и отраженное от контролируемого кольца. в последовательность электрических импульсов и по временным интервалам между импульсами судят о геометрических параметрах контролируемого кольца, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, дополнительно формируют два световых зондирующих пучка, направляют их под углами !-Р соответственно, симметрично оси контролируемого кольца, значения которых удовлетворяют соотношению
10iвнутренней поверхности. Отрезки SS, ! II к к к и N N на позициях и — у аналогичны !! отрезкам С С, А А и M М, но с той лишь разницей, что в данном случае изделием . ! 1ериодически перекрывается не Ф1, а коническая поверхность 82. На позициях х — щ (фиг.3) показан результат сканирования несоосного объекта при наличии биений. У сигналов11 и1р для т такого изделия, как и при биениях соосного изделия, формируется по две группы коротких импульсов: на участках С С, M M для I II и на участках S S N N траектории z для т II I II с и г н ал а Iz (п о з и ци я Ш ш ), однако размеры т этих участков в отличие от позиции у неоди25 наковы. 1675664 o i of бпла /"О д 0 Раг. 2 Сс» м и 5, к z z/nг6-6t. г 6 т. - . z с е .За Pr "с с ее 6, Д= 1l 11 t I r г и м $ 5 л а . с с а, I I г,- са ° 1т ,гт ге.0а 2 7а Ра r-6Р 9.6t» 41 1t И С С n pt „с/1 у hl г &в Сс "аа а d/Ó м So // Раг,7 с а "= — ";;, -Й са ° с с1 с с сса 1 ! Р и с, и, г . — е — с-ф и 7 f и i.,1 1 /г z ° P /г саа — 1 а ас 4. . l 1 1= „-т- Я,, ! ь ) г а | и Юг а1с I l t Zg 2 b 63
