Оптико-электронное устройство для бесконтактного измерения профиля полированных поверхностей

Номер патента: 1696862

Авторы: Антонов, Федосов, Шишлов

Скачать ZIP файл.

Текст

)5 8 01 В 21/20 АНИЕ ИЗОБРЕТЕ ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ РСКО К(57) Изобретение относится измерительной технике. Цель повышение точности и упроще за счет упрощения траектории тическогодатчика, Устройствос ческого датчика, выполне автоколлиматора 1, коллиматор стои Оующего блока 3, и платфор установлен оптический датчик УСТаНОВЛЕНа С ВОЗМОЖНОСТЬЮ руг двух осей, перпендикуляр осей оптического датчика, 3 и Бюл. М 45лов, Э.А.Антон В.И,ФедоССР 988, УСТРО ЗМЕР ПОЗЕР детельство С 1 В 21/20, 1 КТРОН НОЕ АКТНОГО И ОВАННБ Х ЙСТНИЯ ХНОГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(54) ОПТИКО-ЭЛЕВО ДЛЯ БЕСКОНТПРОФИЛЯ ПОЛИРСТЕЙ 1696862 А 1 к контрольно изобретения - ние устройства движения оп- ОСТОИТ ИЗ ОПТИ- нного в виде а 2 и фоторегимц 4, на которой . Платформа 4 вращения вокных плоскости л,ИэобретеГсие относится к кантролс но-из. мерительной технике и может быть использована для контроля качества оптических деталей,Цель изобретения - повышение точности и упроще:сие устрайс гва за счет упросце" ния траектории движения оптического датчика.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг, 2 - схема подключения вычислительного блока: на фиг, 3 - траектория движения оптического датчика,Устройство состоит из оптического датчика, выполненного в виде фотоэлектрического автокогслиматора 1, коллиматора 2 и фоторегистрирующего блока 3, платформы 4, на.которой установлены автоколгсиматор 1, когслиматар 2 и блок 3 так, чта их аптичес:(ие аси лежат в одной плоскас гл, ересекаются в одной точке тэк, что ась ов 1.аколлиматара 1 совпадают с биссектри "ой ме)кду дву ся цругими осями, привода линейного перемесцения платформы 4 вдаль О-стическОЙ ос)г автоколлиматара. датчик 5 линейного перемещения платформы, привод линейного перемещения, состоит из ходовой гайки 6, кодового винта 7, сопряженного с гайкой 6, цвух подшипников 8, установленных. на платформе 4, цапфы винта 7 устансвлены в подшипниках 8, электрсприваца 9, направляющих 10, ус 1 ановленных на платфааме - и подспипникав 11, сопряженных с наг)равля.Осцими 10, датчик 5 и э,)ектрап;.;:".О" ",: мсхэНИЧВС фц И Свт)эсен Ы )г ВИНТОМ Г, ) Ог 5 адс 1 ЛОВарата платформы 4 вакауг аси, еопеь)г 3- "УЛЯРНОИ ПЛОСКОСТИ С)псИЧ 8 СКс, Х Осек С,г т; Че. скОГО дап икг) и пересек эО сей оптическую с)сь автакОг)л,)сиатара 1, Дс)икс 2 гсаваратс, платформы 4, привод поворота:;латфармь 4 состоит из вала 13, сад)с)с)сников 14, )цгг, фы вала 3 устэновл ны в подшипниках 14 подшитники 11 жесгка связаны с Валам 13 электропривада 15, последний и да,чик 12 механически связаны с вагам 13, узла сканирования платформы ": отнссительна кантролируеь(юй поверхности, выполненного В ВиДе рамы 1 Ь, Г 1 ривада поворота Оамы 16, Даика 17 угла повос)атэ рас)с 16, которая снабжена направляющими 18 и подшипниками 19, жестка связанными с подщсс.сиками 14 и с сопря)кенными с напрэвлЯющими 18, )сривод пават)Ота рамы 1 О сс)стоит иэ дву); саасных валов 20, 21, жестко связа)сс)ых с рамой 16, электропривода 22, подшипников 23 и 24, цапфы валов 20, 21 установлены в подшипниках 23, 24, ось вращения валов 20, 21 перпендикулярна плоскости оптических осей оптического датчика и располо)кена перед тОчкОЙ пересеч 8 ния Оптич 8 ских ОСВЙ оптического датчика, датчик 17 мехэниче 1 15 20 25 3 п 35 40 4 с;50 ски связан с Валом 20, электраэад 22механически связан с валом 21, узла бази-рования, состоящего из предметнага столика 25 и каретки 26, ходовой .Вйки 27,закрепленной на столике 25, ходового В;)нта28, подшипников 29 цапфы вссн Га 28 установлены в подшипниках 29, закрепленныхна каретке 26, маховика 30, связанного свинтом 28 ходовой гайки 31, закрепленной накаретке 26, ходового винта 32, подшипников33, цапфы винта 32 установлены в подшипниках 33, закрепг енных неподвижно, маховика34, связанно о с винтом 32, и блока 35 уг:равления, входы которого подключены к выходамавтаколлиматора 1, блока 3 и датчиков 5, 12,17, а выходы подключены к входам электроприводов 9, 15 и 22 соответственна,Устройства работает следующим образом,Перед началам изм реник устройствоприводится В исходное полажение, при котором оптическая ось антаколлимэтара 1нормальна к плоскости предметного столика 25, а платформа 4 и рэма 16 так ориентированы в просранстве, что оси валов 13, 20и оптическая ось автоколлиматора 1 лежат водной плоскости. Затем устанавливают напредметныЙ столик 25 ггодлежащую измерению,цеталь 36 и при помощи маховиков 30,34 совмещают оптическую ась автоколлимагопас нормалью Ко к измеряемой г;оверхнас 1 и детали 36 в ее Вершинной тачке А;тем самым ссвмесцэя оптические аси автоКаЛЛгк атаРЭи ИЗМЕРЯЕМОЙ ДетЭЛИ;.,Е Очем судяг па нулевым сигналам с выходаавтокаллима-ара с,Далее производят совмещение -очкипересечения оптически). ссей коллиматора2 и фотарегистрирующего блока 3 с Вершинной тачс(ай Ао измерЯемай Гсааерхнасти, Длячего посредством ходовых Винта 7 и гайки 6пере ещают платформу 4 с установленнымна ней Оптическим датчиком ВдОль нормалиАо к поверхности да момента паявл 8 иянулевого сигнала с выхода блока 3, Величина перемещения:4 относительно оси 13вдоль нормали )чо фиксир,ется датчиком 5,Положение, которое заняли автоколлиматор 1, коллиматор 2, фоторегистрирующий блок3, показано на фиг, 3, Координаты вершиннойтачки поверхности равны Х = Хо и т = О.Измерив координаты Вершинной тачкиповерхности Ао, приступают к измерениюдругих точек поверхности, При этом в процессе измерения каждой точки поверхностивыполняется ряд последовательных перемещений оптического датчика в реэульгатеразворота рамы 16 и вала 20 на некоторыйфИКСИРОВЭННЫй УГаЛ ),(л, РаЗВОРОта ПЛат 1696862формы 4 на некоторвй угол Ъ до момента совпадения оси автоколлиматора 1 с нормалью Ко к измеряемой поверхности в некоторой точке Ап и линейного перемещения на величину Мп до момента совпадения с точкой Ао точки пересечения оптических осей оптического датчика, Величины поворотов а р перемещения Мо фиксируютсл соответствующими датциками 12 и 17 и по ним рассчитываются координаты Хп и Уп точек Ао поверхности, по которым в свою очередь вычисляется профиль поверхности.На фиг, 3 показан процесс измерения координат точек А 1, А 2, Аз, А 4, 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 - с точкой пересечения оптических осей оптического датцика,Все описанные перемещения выполняются устройством в автоматическом рекиме с управлением от блока 35, По команде от блока 35 электропривод 22 поворачивает раму 16 на угол а 1, оптический датчик занимает положение, обозначенное на фиг. 3 треугольником с вершиной А 1. 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 М 1 к измеряемой поверхности в точке А 1. Оптический датчик занимает полокение, обозначенное1 гтреугольником с вершиной А 1, Нулевой сигнал с выхода автоколлиматора обуславливает очередную команду блока 35 на выключение электропривода 15 и включение электропоивода 9, который посредством винта 7 и гайки б, направляющих 10, подшипников 11 перемещает платформу 4, а вместе с ней оптический датцик на величину (Я 1 вдоль нормали К 2 до момента совгадения тоцки пересечения оптических осей оптического датцика с точкой А 1, т.е. до момента появления нулевого сигнала на выходе блока 3, обусловливающего команду на вь,клюцение электропривода 9 и включение электоопривода 22, Для расчета координат Х 1 и У 1 точки А 1 получают следующие исходные данные: Я - расстояние от оси валов 20, 21 до оси вала 13; а 1 - угол поворота оптического датчика вокруг оси вала 20; р 1 -угол поворота оптического датчика вокругоси вала 13; ЛЯ 1 - величина перемещенияоптического датчика вдоль ноомали, Хо -рассолние от начала координат до вершин 5 ной точки Ао поверхности детали 36.Из фиг, 3 следует, чтоХ.В - йсоза 1+(Хо+ В 1) сов (р 1 +а;), (1)У 1 = Р з(п а 1 - (Хо - й )зп(ф 1 + Ф) (2)После поступления команды от блока 35"0 на вклюцение злектропривода 22 начинаетсл следующий этап измерения по определению координат точки А 2. При этом все узлыи механизмы устройства взаимодействуюткак и при измерении координат точки А",.15 В результате оптический датчик развернут вокруг оси валов 20, 21 на угол а 2 изаймет полокение, обозначенное треугольником с вершиной А 2.,атем опесий датчикповорачйвается га угол (щ и перемещаетслвдоль нормали М 2, занимал последовательнополокения,:; бозначенные треугольникамис вершинами А 2, А 2. Координаты Х 2 и У 2точки А-. определлютсл, как следует из фиг,3, выражениями2 ГХ 2 - Й - ЙсоЯХ 2 + (Хо ЬЙЬЯ 2) соЯф 1 ф 2 + Й 2) (3)У 2 = ЙБЯХ 2(Хо + Л 1 + ЛЙ 2) БГо(ГГ 1 (Р 2 + 02)(4)После совмещения точки пересеченияоптических осей коллиматора 2 и фоторегистрирующего олока 3 с точкой А 2 нулевойсигнал с выхода блока 3 обусловит началооцередного аналогичного описанным этапаизмерений по определению координат Хз иУз точки Аз, Из фиг, 3 следует. чтоХЗ- Й-ЛГОБЯ 34(хо+ЬЙ 1+ЛЙ 2- 6,фОБ 1 - 02 - ф 3 + ) (5)УЗ"Йяпауз-(Хо+дл 1+ЬЙ 2 - сБЗ)Моф 1 - /22 3 + Щ Й)Координаы Х 4 и У 4 точки А 4 нормаль Ч 4 вкоторой перпендикулярна оптической осивлетали 36 определяются из выраженияХ 4= Я. (7)У 4 = В - (Хо + 11+ Й 2 - 1 ЖЗ -Л 84) (8)Анализ выражений (1) - (8) дает общиеформулы для расчета координат Хо и Уп любой тачки измеряемой поверхности45=К соло+ (х +Д 1 со 5 Е 9 о оььН)У :51 н о, - ( )( , 5) я р (4 + (, , (10)Из выражений (9) и (10) видно, что дляра чета координат Хо и Уп необходимы величины ао,й, о, Мо, Х, которые веодятсл вблок 36,Формула изобретенияОптико-электронное устройство длябесконтактного измерения профиля полированных поверхностей, содержащее узелбазирования контролируемой детали, платформу, расположенную над узлом базирования, оптический датчик, выполненный ввиде фотоэлектрического автоколлиматора, коллма ГОЯ и фоторес 1 зируощего бло" ка, расположеалых на Глвтформе таким образом, что их Оптические Оси ле)кат В Одной плоскости и пересекай)1я в одной точке, :а- м, ГрРводь вращения ра:4 ы вокруг Оси, ле:кащей перед точкой пересечения осей Оп Греческого датчР ка, .ГатчРк вращения ;а:;Г 1 ривод линейнОГО перемеен 1 я питформы Г 1 тносРтельно :".мь Вдоль Оси ав,:о(одлРма Гора, да рика,1 днелного пере; мещения платформы, блока управления, выходь котороО подкл Очены ходам приводов, а входы подключены - эь"Од:.фоторегистрирующего блока. ав:.:;Оллиматора и выходам датчиков, о т л и ч а о щ ес я тем, что, с целью повышения тпчяств Р 5 упрощения устройства, оно снабдено приводом вращения платформы о осхггель 1 - :с рамы и датчиком поворота платфо:,.:.Ь блок управления вьполнен с допольРт;льньми Входом и Выходом ГОдключеным 1 к о ВЬХОДУ ДВТЧИКВ ПОВОООТЗ ПЛат 1;ОРКЫ И ВХОду привода вращения платфор:ы соо Гветст ВЕННО,1 б 96862 ставитель М, Кузн хред М,Моргентал Коррект м актор А, Мотыл аз 4296 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ри ГКНТ СС ои твенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10

Смотреть

Заявка

4620791, 19.12.1988

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ Р-6681

ШИШЛОВ ЕВГЕНИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ, АНТОНОВ ЭДУАРД АЛЕКСАНДРОВИЧ, ФЕДОСОВ ВИКТОР ИВАНОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01B 21/20

Метки: поверхностей, полированных, профиля, бесконтактного, оптико-электронное

Опубликовано: 07.12.1991

Код ссылки

<a href="http://patents.su/5-1696862-optiko-ehlektronnoe-ustrojjstvo-dlya-beskontaktnogo-izmereniya-profilya-polirovannykh-poverkhnostejj.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Оптико-электронное устройство для бесконтактного измерения профиля полированных поверхностей</a>

Похожие патенты