Устройство для бесконтактного измерения линейных размеров деталей

 

Союз Советских

Социапнстичесних

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) За" влено 11. 07 80 (21) 2954259/25-28 с присоединением заявки,йв (23) Приоритет

Опубликовано 07.06.82, Бюллетень Ре 21

Дата опубликования описания 07. 06 .82 (sl)N. Кл.

G 01 8 11/02

Государственныб квинтет

СССР (53) УАК 531. 715..27(088.8) 00 делам извбретеиий и вткрытий (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО

ИЗМЕНЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к измерительной технике, а конкретнее к измерению геометрических параметров изделий, в частности к измерению линейных размеров деталей бесконтактным методом при плоском шлифовании.

Известно устройство для бесконтактного измерения линейных размеров де" талей, например при плоском шлифовании, содержащее стойку, установленный . о на ней двойной микроскоп, включающий осветительный микроскоп с источником света и световой щелью, и микроскоп наблюдения с объективом. Двойной микроскоп установлен на стойке с воз$5 можностью перемещения по ней.

При измерениях двойной микроскоп фиксируется в определенном положении с предварительной наводкой на резкость световой щели.

Затем после снятия слоя металла. с поверхности, например при плоском шлифовании двойной микроскоп перемещается и вновь наводится на резкость с последующей фиксацией нового его положения.

По разнице показаний первого и второго положений, по линейному перемещению двойного микроскопа судят об изменении размера детали (1 ).

Недостатком устройства является недостаточно высокая точность измерения, обусловленная тем, что в. процессе измерения двойной микроскоп при изменении размера перемещается относительно неподвижной стойки и потому вследствие инерционности в процессе измерения возникают дополнительные динамические погрешности, которые при быстрых изменениях размеров и процессе обработки могут достигать значительных величин, и точность устройства при этом составляет 0,0150,02 мм. Поэтому известное устройство применимо при небольших скоростях обработки (2-5 мкм/с ) и невысоких требованиях по точности, по 8-9 квалитетам.

934214

Кроме того, недостатком известного устройства является ограничение пределов измерения из-за недостаточной глубины изображения визуальной системы. 5

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено линзовой телескопической системой Галлилея, lî состоящей иэ собирательного ахроматического объектива и рассеиватеЛьной двояковогнутой линзы и закрепленной неподвижно в осветительном микроскопе между источником .света и, световой щелью, криволинейным зеркалом, установленным в микроскопе наблюдения на расстоянии от его. объектива, равном половине фокусного расстояния этого объектива с воэможностью регулировки положения вдоль и перпендикулярно оптической оси микроскопа наблюдения, фотоприемниками, расположенными в фокальной плоскости объек1ива микроскопа наблюдения,оба микроскопа жест ко закреплены на стойке,а в качестве источника света испол ьэуют гелий- неоновый ла-. зер.

На чертеже изображена принципиаль- 3о ная схема, устройства для бесконтактного измерения линейных размеров деталей.

Устройство содержит двойной микро3S скоп, включающий в себя осветительный микроскоп 1 и микроскоп 2 наблюдения, закрепленные неподвижно на стойке (на чертеже не показана). Осветительный микроскоп 1 состоит из источника 3 света, в качестве кото.рого используется гелий-неоновый лазер, линзовой телескопической системы Галлилея, состоящей иэ собирательного ахроматического объектива

4 и рассеивательной двояковогнутой линзы 5, световой щели 6. Причем объектив 4 состоит иэ двояковыпуклой кронглассовой линзы 7 и плосковогнутой флинтглассовой линзы 8.

Иикроскоп 2 наблюдения состоит иэ микропроекццонного объектива 9, криволинейного зеркала 10 фотоприемников ll, например фотореэисторов, фотодиодов, оснащенных шкалой 12 с делениями для визуального контроля, и счетчика 13 для оценки перемещений в цифровом виде. Криволинейное зеркало 10 имеет цилиндрическую форму как наиболее технологичную, хотя форма зеркала может быть и другой: эллиптической, гиперболической и т.д.

Криволинейное зеркало 10 расположено эа объективом 9 микроскопа 2 наблюдения на пути, хода лучей, отраженных от поверхности I- j обрабатываемой детали (на чертеже не показана(и прошедших через объектив 9, и отстоит от объектива 9 на расстоянии, равном половине фокусного расстояния, измеренного в направлении главной оптической оси 14 микроскопа 2 наблюдения.

При наладке микроскопа 2 наблюдения положение зеркала 10 регулируется (производится юстировка), а затем в процессе работы зеркало l0 остается неподвижным.

Направления 15 и 16 регулировок и @rona(наклона зеркала 10 показаны на чертеже. Регулировка зеркала 10 осуществляется в двух направлениях: в направлении 15, параллельном главной оптической оси 14 и в направлении

16, перпендикулярном ей. Угол накло;,на с зеркала 10 определяется направ лением главной оптической оси 14 мик роскопа 2 наблюдения и касательной

17 к поверхности зеркала IQ, проведенной через точку пересечения этой. оси с поверхностью зеркала 10. Угол о о регулируется в пределах от 5 до 45

Устройство работает следующим образом. лучи света от источника 3 све3а гелий-неонового лазера через линзовую телескопическую систему Галлилея направляются на обрабатываемую nosepxность I- 1 . На пути хода лучей"расположена световая щель 6 с резкой границей света и тени. На световую щель

6 (границу отфокусирован микропроекционный объектив 9 с увеличением

50, оптическая ось которого, совпадающая с главной оптической осью 14, расположена нормально к поверхности и под углом 45 к оси 18 телескопической системы.

По мере снятия слоя металла с обрабатываемой детали (например при плоском шлифовании ) поверхность будет "опускаться" в положение ll- цу в положение lit-Щи т.д. При этом происходит смещение "границы" света и тени (на чертеже-вправо ) на величиli ну d, d и т.д. Очевидно, что величина d будет соответствовать тол1 щине снятого слоя dс,, а с м е щ ен ие d формула изобретения

5 93421 толщине снятого слоя d" . благодаря увеличению микропроекцйонного объектива 9 в его фокальной плоскости происходит смещение иэображения "границы" на величину d 50, d 50

S и т.д. Пучки лучей, идущие от точек

G, 0„, G< и т.д. (границы света и тени), падают на зеркало 10. Причем пучки лучей, идущие от точки Св, падая на зеркало 10 в точке Z+, соби- 10 рутся в Фокусе в точке Гв, пучки лучей, идущие от точки 6„, падая на зеркало 10 в точке Z<, собирутся в

-.точке F и т.д. При этом сопряжен ные фокусы будут выдержаны в некото- 1з рой изогнутой поверхности 19. благодаря наклону зеркала 10 линейное расстояние между точками F, F и т.д. значительно увеличивается, т.е. этим достигается дополнительное уве- 20 личение.

В точках F,,F и т.д. устанавливаются фотоприемниками 11.Благода ря криволинейному зеркалу 10 становится возможным "разнести" фотоприемники 11 на необходимое расстояние.

Рядом с цепочкой фотоприемников 11 располагается вкала 12 с делениями для визуального наблюдения и настройки. Перемещения поверхности - (изменение линейного размера ) так .же выводятся в цифровом виде с по" мощью счетчика 13.

Предел измерений может быть расширен путем введения "револьверной зю головки", как это обычно применяется в преобразователях, установленных на станках.

Достоинством предлагаемого устройства является полное отсутствие движущихся частей и безынерционность, что исключает возможность возникновения динамических составляющих погрешностей измерения и повышает точность измерения до 0,002-0,003 мм.

И

При этом расширяются Bo3MowHocTN при4 6 менения устройства, так как измерения можно производить при значительно больших скоростях обработки деталей (40-50 мкм/с) и обеспечить точность обработки деталей по 6-7 квалитетам.

Устройство для бесконтактного измерения линейных размеров деталей, например при flJlocKQM шлифовании, со" держащее стойку, установленный на ней двойной микроскоп, включающий осветительный микроскоп с источни,ком света и световой щелью, и микроскоп наблюдения с объективом, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено линзовой телескопической системой Галлилея, состоящий, иэ собирательного ахроматического объектива и. рассеивательной двояковогнутой линзы и закрепленной неподвижно в осветительном микроскопе .между источником света и световой щелью,: криволинейным зеркалом, установленным в микроскопе наблюдения на расстоянии от его объектива, равном половине Фокусного расстояния этого объектива с возможностью регулировки положения вдоль и перпендикулярно оптической оси микроскопа наблюдения, фотоприемниками, расположенными в фокальной плоскости объектива микроскопа наблюдения, оба микроскопа жестко закреплены на стойке, а в качестве источника света используют гелий-неоновый лазер.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Оптические приборы в машиност" роении. Справочник под ред.Н.fl,3aказнова. И., "Иашиностроение", 1974, с.109-112(прототип).

934214

Составитель Л.Лобзова

Техред М. Гергель КорректорА. Гриценко

Редактор В.Иванова

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 »

Заказ 3906/32 Тираж 614 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

« 3035 Москва, Ж,35, Раушская наб., д.4/5