Оптико-электронное устройство для бесконтактного измерения профиля полированных поверхностей

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности и упрощение устройства за счет упрощения траектории движения оптического датчика. Устройство состоит из опти- „ческого датчика, выполненного в виде автоколлима ора 1, коллиматора 2 и фоторегистрирующего блока 3, и платформы 4, на которой установлен оптический датчик. Платформа 4 установлена с возможностью вращения вокруг двух осей, перпендикулярных плоскости осей оптического датчика. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 В 21/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Т.,1, » (g (21) 4620791/28 (22) 19.12.88 (46) 07,12.91. Бюл. ¹ 45 (72) Е.А.Шишлов, Э.А.Антонов и В.И.Федосов (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1631267, кл. G 01 В 21/20, 1988, (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ПРОФИЛЯ ПОЛИРОВАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

»!Ж„„1696862 А1 (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения— повышение точности и упрощение устройства за счет упрощения траектории движения оптическаго датчика. Устройство состоит из оптического датчика, выполненного в виде автоколлиматора 1, коллиматора 2 и фоторегистрирующего блока 3, и платформы 4, на которой установлен оптический датчик. Платформа 4 установлена с возможностью вращения вокруг двух осей, перпендикулярных плоскости осей оптического датчика. 3 ил, 1696862 формы 4 на некоторвй угол Ъ до момен.га совпадения оси автоколлиматора 1 с нормалью Nn к измеряемой поверхности в не,îторой точке Ап и линейного перемещения на величину Мп до момента совпадения с точ— кой Af точки пересечения оптических осей оптического датчика, Величины flGBopoтов an, pn перемещения Мо фиксируются соответствующими датчиками 12 и 17 и по

НИМ раССЧИтЫВавтСя КООрдИНатЫ Хп Vi Yn точек An поверхности, по которым в свою очередь вычисляется профиль поверхности.

На фиг, 3 показан процесс измерения координат точек А1, А2, Аз, А4, Причем поэтапное положение оптического датчика по. казано упрощенно в виде равнобедренных треугольников, в каждом из которых боковые стороны образованы оптическими осями коллиматора 2 и фоторегистрирующего блока 3, основание — линией, соединяющей центры зрачков обьективов автоколлиматора 1, коллиматора 2 и фоторегистрирующего блока 3, медиана совпадает с оптической осью автоколлиматора 1, а вершина — c точкой пересечения оптических осей оптического датчика, Все описанные перемещения выпог клются устройством в автоматическом ре>киме с управлением от блока 35, По команде облока 35 электропривод 22 поворачивает раму 16 на угол а1, оптический датчик занимает положение, обозначенное на фиг. 3 треуголь:—,:иком с вершиной А1. Затем электропривод ":5 поворачивает платформу 4 относительно рамы

16 на угол р) до момента появления нулевого сигнала на выходе автоколлиматора, т.е. до момента совпадения оптической оси автоколлиматора 1 с нормалью N1 к измеряемой поверхности в точке А . Оптический датчик занимает поло>кение, обозначенное п треугольником с вершиной Ai . Нулевой сигнал с выхода автоколлиматора обуславливает очередную команду блока 35 на выключение электропривода 15 и включение электропоивода 9, который посредством винта 7 и гайки 6, направляющих 10, подшипников 11 перемещает платформу 4, а вместе с ней оптический датчик на величину

ЛЯ1 вдоль нормали N2 до момента совгадения точки пересечения оптических осей оптического датчика с точкой А1, т.е. до момента появления нулевого сигнала на выходе блока 3, обусловливающего команду на выключение электропривода 9 и включение электропривода 22. Для расчета координат

Х1 и У1 точки А1 получают следующие исходные данные: R — расстояние от оси валов 20, 21 до оси вала 13; al — угол поворота оптического датчика вокруг оси вала 20; p<— угол поворота оптического датчика вокруг оси вала 13; BR> — величина перемещения оптического датчика вдоль нормали, Хо—

i>àcc олние от начала координат до вершин5 ной точки А поверхности детали 36.

Из фиг. 3 сле.цует, что

Х i =- R — RcOsa1 + (Xp+ М ) .cos (p1 + а;), (1)

У1 =- Rsln a> — (Xo hR >) slil(pi + al),. (2)

После поступления команды от блока 35 на включение злектропривода 22 начинаетсл следующий этап измерения по определению координат точки А2. При этом все узлы и геханизмы устройства взаимодействуют как и при измерении координат точки А",.

В результате оптический датчик развернут в .>круг оси валов 20, 21 на угол а2 и займет поло>кение, обозначенное треугольниKoM c EepLUиной А2.,=Затем otlTL4ческий датчик поворачйвается а угол р2 и перемещаетсл вдоль нормали N2. заки" ая последовательно поло>кения,:; бoзначеннbiå треугольниками с вершинами А2, А2. Координать . Х2 и У2 точки А определлютсл, как следует из фиг.

3, выражениями

2 c х2 — R — Rcosa2 + (хо -: — ЛЯ } + ЛЯ2) cos(p — -p2 + a2) (3) у2 =. Rsi ia2 (Xp + ЛЛ1 + Ля2) sin(pi — p2 + 02)(4)

После совмещения точки пересечения оптических осей коллиматора 2 и фоторегистрирующего олока 3 с точкой А2 нулевой (1 сигнал с выхода блока 3 обусловит начало очередного аналогичного описанным этапа измерений по опрецелению координат Хз и

Уз точки Аз, Из фиг, 3 следует. что х- R-лось .тз (хо+Лл1+Ллз-Л 3)cos(у>1 — p> — рз + ) (5)

УЗ=-Rsina3-(Xo+5R )+: 2 — ARS)sin(P) />2 (/Ъ + ОЗ! (P)

1.оордин&cbl Х4 и Yij точки А4, нормаль Np В которой перпекди:. . лрна оптической ocv: цетали 36. определяются из выражения

R, (7)

=R — (Х - ЛР1«ЛЯ2 — АК -ЛЯ4) (8)

Анализ выражений (1) — (8) дает общие формулы для расчета координат Хп и Уп любой точки измеряемой поверхности

45 „- ((соя -,,- (х,„ Z »„ со (. > „. .„)(9)

У,. = 1 . -(-, -.Е ь к ):„(g q ° ) (10)

Из выражений (9) и (10) видно, что для ра чета координат Хп и Уп необходимы величины an,R, pn, Мо, Хо которые веодятсл в блок 36.

Формула изобретения

Оптико-электронное устройство для бесконтактного измерения профиля полированных поверхностей, содержащее узел базирования контролируемой детали, платформу, расположенную над узлом базирования, оптический датчик, выполненный в виде фотоэлектрического автоколлиматора, ко 1/1има Гора if фоторег1!с .1иру1ощего бло" ка, расположенных на Г1лвтформе таким образом, что их Оптически8 81: и ле>кат В Одной плоскости и пересекакгся F: одной точке, 11а- м1, ; приводь1 вра1цениГ1 ра.4bf вокруг Оси !18

:ка1це11 перед точкой .-.ересечения осей

of1ГическОГо датчика, датчик вращения ра !ь. „Г1ривод лин8й ного пер(3мео1ения платформы 0тносительнс1 раMbf Вдоль ООYi ав:окgллиматора, да.р1ика, 1инейного пере; мещения платформы, блока управления, выходы, .Оторого подкл1оче fbi !; Входам приводов, а входы подключены -., b:, .;;р -i: фоторегистрирующего блока. ав:..::;Оллиматора и выходам датчиков, о т л и ч .= о щ . . eс я тем, что. с целью повышения т-.: "лст, 1

5 упрощения устройства, оно снаблено приводом вращения платформы о:-;о .пельь:с рамы и датчиком поворота платфо:.-:..-.bi блок управления выполнен с допольит.".ьными Входом и Выходом,, Г10дключенн ыу .";;<

1 . ВЬ1ходу датчика Г10Вооотз платиорг Ibi и Входу привода В1м1цения платфор":ы соо-ВетстВЕННО, 1б96862

Составитель М, Кузнецов

Техред М,Моргентал Корректор M.Äåì÷èê

Редактор А, Мотыль

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4296 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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