Способ измерения поперечного размера детали и устройство для его осуществления

 

Фг

)l) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s G 01 В 11/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

i+A

I (21 4738247/28 (22 14.07.89 (46 15.02.93; Бюл. N 6 (71) Центральное конструкторское бюро точного приборостроения "Точприбор" (72 Н.И.Евсеенко (56) Авторское свидетельство СССР

N 357456, кл. 6 01 В 11/08, 1972. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОПЕРЕЧНОГО

РАЗМЕРА ДЕТАЛИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике,а именно к оптикоэлектронным приборам для линейных измерений, и может быть использовано для измерения диаметра, ширины и угла конусности деталей. Цель изобретения — повышение производительности измерений за счет сокращения времени позиционирования Ы 1795269 А1 детали путем определения угла наклона детали на измерительной позиции, Пучок света от источника 1 излучения направляют на призму 3, Отраженный от четных граней призмы 3 пучок света распространяется под углом к оптической оси объектива 4. Отраженный от нечетных граней призмы пучок света распространяется под углом к оси объектива 4, Пучки поочередно сканируют створ 5 и контролируемую деталь 12 в противоположных направлениях, Прошедшие пучки собираются объективом 7 на поверхность фотоприемника 8, электрические сигналы с которого обрабатываются в блоке обработки сигнала. В блоке обработки определяется угол между линией сканирования и нормалью к оси детали, с учетом которого определяется ее поперечный размер, 2 с. и

1 з.п,ф-лы, 3 ил.

1795269

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, а именно к оптикоэлектронным приборам для линейных и угловых измерений, и может быть использовано для точного бесконтактного измерения диаметра, ширины и угла конусности механических деталей;

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является способ определения телесного угла тел конической формы, заключающийся в том, что формируют два узких пучка излучения, сканируют ими контролируемую деталь в параллельных плоскостях, регистрируют интенсивность прошедшего излучения, преобразуемой детали, Данным способом регистрируют только интервалы времени, пропорциональные разности диаметров конического тела в двух сечениях.

Недостатком известного способа является то, что им невозможно измерить величину диаметра объекта с учетом угла наклона его оси.

Известно устройство для измерения поперечного размера детали, содержащее источник направленного пучка иэлучения— лазер и расположенные по ходу его излучения узел сканирования, выполненный в виде вращающегося зеркала, установленного в фокальной плоскости объектива, и приемный блок, включающий в себя объектив, фотоприемник и устройство обработки сигнала. Постоянная скорость сканирования обеспечивается применением. кварцевого генератора, стабилизирующего частоту вращения синхронного электродвигателя, приводящего в движение зеркало. Устройство обработки выделяет начало и конец импульса затенения, измеряет его длительность по числу импульсов кварцевого генератора и по длительности импульса вычисляет размер детали.

В качестве прототипа выбрано устройство для измерения поперечного размера детали, содержащее источник направленного пучка излучения и расположенные по ходу его излучения узел сканирования. выполненный в виде объектива и правильной многогранной призмы, установленной с воэможностЬю вращения вокруг оси ее симметрии таким образом, что ось симметрии призмы пересекает оптическую ось объектива под прямым углом в точке, располо>кенной от фокуса обьектива на расстоянии равном радиусу окружности, вписанной в сечение призмы, створ и приемный блок, выполненный в виде объектива, фотоприемника и блока обработки сигнала.

Недостатком такого устройства является то, что для выполнения измерений с высокой точностью необходимо точно ориентировать по углу ось контролируемой детали относительно линии сканирования, что требует дополнительных затрат времени и снижает и роиэводител ьность.

Цель изобретения — повышение производительности измерений за счет сокращения времени на позиционирование детали благодаря снижению требований к точности ее

"О установки.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, заключающемся в том, что формируют два узких пучка излучения, сканируют ими контролируемую деталь

15 в параллельных плоскостях, регистрируют интенсивность прошедшего излучения, преобразуют ее в электрический сигнал и определяют поперечный размер, после преобразования интенсивности прошедшего из2О лучения в электрический сигнал. определяют моменты времени, соответствующие началу и концу затенения в каждой плоскости сканирования, определяют угол между линией сканирования и нормалью к оси контроли25 руемой детали, а определение поперечного размера контролируемой детали осуществляют с учетом угла между линией сканирования и нормалью к оси контролируемой детали.

ЗО Сканирование в двух параллельных плоскостях осуществляют поочередно при помощи одного пучка излучения.

Поставленная цель достигается также тем, что в известном устройстве. содержаЗ5 щем источник узкого пучка излучения и рас-. положенные последовательно по ходу его излучения узел сканирования, выполненный в виде объектива и правильной многогранной призмы, установленной с возможностью вра40 щения вокруг оси ее симметрйи таким образом, что ось симметрии призмы пересекает оптическую ось объектива под прямым углом в точке, расположенной от фокуса объектива на расстоянии равном радиусу

45 окружности, вписанной в сечение призмы, створ и приемный блок выполненный в виде объектива, фотоприемника и блока обработки сигнала, призма выполнена со скошен-. ными гранями, образующими с ее осью

50 симметрии угол Ла(-1)", где Лa — угол наклона грани, и — порядковый номер грани.

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ измерений; на фиг.2 — расположение контролируемой де55 тали относительно створа и линий сканирования, а также временные диаграммы; на фиг.З вЂ” конструкция призмы со скошенными боковыми гранями.

Устройство (фиг.1), реализующее способ, содержит источник 1 узкого пучка излу1795269 чения, узел 2 сканирования, включающий в себя многогранную призму 3 и обьектив 4, створ 5, приемный блок 6, состоящий из обьектива 7, фотоприемника 8 и блок 9 обработки сигнала, микро-ЭВМ 1О. При вращении призмы 3 образуются два парфллельных пучка 11 и 12, которые сканируют зону измерения с.контролируемой деталью 13.

Существо способа заключается в следуetttew. Устанавливают контролируемую деталь 13 между узлом 2 сканирования и приемным блоком 6, От источника 1 излучения направляют на призму 3 пучок излучения, Отраженный от четных граней призмы пучок излучения распространяется под угlloM 2 AQ к оптической оси обьектива, проходит через его верхнюю половину и ооразует в зоне измерения первый сканирующий пучок 11. Отраженный от нечетных гр ней призмы пучок излучения распространяется под углом -2 Ла к оптической оси обьектива, проходит через его нйжнюю половину и образует в зоне измерения второй сканирующий пучок 12. Направляют сканирующие пучки 11, 12 в зону измерения с контролируемой деталью 13, При вращении . призмы 3 пучки 11, 12 поочередно сканируют створ 5 и контролируемую деталь 13.

Благодаря тому, что освещенная грань призмы расположена в фокальной плоскости объектива 4, плоскости сканирования пучков 11, 12 параллельны друг другу и оптической оси объектива 4, Прошедшие череэ зону измерения пучки излучения собираются обьективом 7 на поверхность фотоприемника 8. Направляют зарегистрированный фотоприемником 8 сигнал в блок 9 обработки сигнала, регистрируют интервалы времени t1t2 и t4t5 соответствующИе краям импульсов затенения в первой и второй плоскости, соответственно, а также длительности Т> и Тг импульсов створа в первой и второй плоскости (фиг.2) и передают их значения в шину микро-ЭВМ 10. В микро-ЭВМ 10 преобразуют полученные зна 1ения временных интервалов в координаты левого L и правого R краев детали по формулам

L - ((ti-to)/T>) Ki(x) (1)

Rt - f(tz-to)/Tt) K((x) (2) Е.г = ((т4-to)/T2) Кг(х) (3)

R7 = ((ts-to)/Тг) Кг(х) (4) где L

LzR2 — координаты левого и правого края детали во втором канале;

to — момент времени, соответствующий прохождению сканирующего пучка через

10 левый край. створа;

t1, tz, т4, t5 — значения временных интервалов, соответствующих положению краев детали в импульсах затенения первого и второго каналов;

15 Tt, Тг — длительность импульсов створа в первом и втором каналах;

К1(х), Кг(х) коэффициенты, учитывающие нелинейность сканирования в пределах рабочего поля.в первом и втором каналах.

20 Вычисляют в микро-3ВМ 10 угол рмеждулиниям сканирования и нормалью к оси детали по формуле:

Р = "с"9(), (5) гдг h — известное расстояние между линиями сканирования.

Рассчитывают диаметр детали в каждой

30 плоскости с учетом угла наклона оси детали относительно линий сканирования:

01 = (R1 — L1)COSp

Ог = (йг — Lg)cosp (6) (2) .Полученные по формулам (6), (7) результаты измерения диаметра детали остаются неизменными даже в случае наклона ее оси относительно линии сканирования. Таким

40 образом, при измерении получаем истинное значение величины детали.

Применение предлагаемого способа позволяет определить угол наклон детали относительно линии сканирования и учесть

45 его при вычислении диаметра детали, что позволяет снизить требования к точности установки контролируемой детали в зоне измерения,, а это влечет за собой сокращение времени на установку детали, и следо50 вательно, повышение производительности измерений.

1795269

Формула изобретения

1. Способ измерения поперечного" размера детали, заключающийся в том, что формируют из узких пучка излучения, сканируют ими контролируемую деталь в параллельных плоскостях, регистрируют интенсивность прошедшего излучения, преобразуют ее в электрический сигнал и определяют поперечный размер контролируемой детали, отл и ч а ю щийс я тем, что, с целью повышения производительности измерений; после преобразования интенсивности прошедшего излучения в электрический сигнал определяют моменты времени, соответствующие началу и концу затенения в каждой плоскости сканирования, определяют угол между линией сканирования и нормалью к оси контролируемой детали„ а определение поперечного размера кочтролируемой детали осуществляют с учетом угла между линией сканирования и нормалью к оси контролируемой детали.

2, Способ по и 1, отличающийся тем, что формирование двух узких пучков излучения осуществляют поочередно, 3. Устройство для измерения попереч5 ного размера детали, содержащее источник узкого пучка излучения и расположенные последовательно по ходу его излучения узел сканирования, выполненный в виде объектива и правильной многогранной призмы, 10 установленной с возможностью вращения вокруг оси ее симметрии так, что ось симметрии призмы пересекает оптическую ось объектива под прямым углом в точке, расположенной от фокуса объектива на

15 расстоянии, равном радиусу окружности, вписанной в сечение призмы, створ и:::риемный блок, выполненный в виде объектива, фотоприемника и блока обработки сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью

20 повышения производительности измерений, призма выполнена со скошенными гранями, образующими с ее осью симметрии угол Ьа(-1)", где Аа- угол наклона грани;

n — порядковый номер грани.

1795269

Составитель М.Минин

Техред М.Моргентал Корректор Н.Слободяник

Редактор

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

Заказ 422 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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