Способ измерения геометрических параметров колец

(19) 7 А 1 В 11 0 5 Ц 5 ОБРЕТ И ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(21) 4705268/28; 4704472/28; 4704563/28 (22) 14.06.89 (46) 07.08,91. Бюл. М 29 (71) Волжское объединение по ву легковых автомобилей (72) В.Н.Куликов (53) 531,717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР М 1545725, кл. 6 01 В 11/02, 1987. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КОЛЕЦ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для бесконтактного контроля таких параметров колец, как внешний и внутренний диаметры, несоосность, Оно может быть использовано в машиностроении, станкостроении и автомобильной промышленности. Цель изобретения - повышение точности измерений засчет сокращения количества определяющих параметров. Световой. пучок лазера 1 через полупрозрачное зеркало 2, систему 3 сканирования, состоящую из двух оптических клиньев, и линэу 4 направляется параллельно продольной оси объекта 11 на его торцовую поверхность; Световое излучение, отраженное торцовой поверхностью объекта 11 в процессе его сканирования, направляют полупрозрачным зеркалом 2 и линзой 5 на фотоприемник 6, а в те моменты времени, когда световой пучок либо смещается от оси объекта 11 на максимальное расстояние; определяемое углом умжс, либо проходит, систему 3 сканирования беэ отклонения, его регистрируют фотоприемником 7. Выходной сигнал, по временным интервалам которого судят о геометрических параметрах контро. лируемого объекта 11, формирует электронный блок 10, подключенный к выходам усилителей 8 и 9 фототока. 1 э.п.ф-лы, 2 ил,Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для бесконтактного контроля таких параметров колец,как внешний и внутренний диаметры, несоосность, и может быть использовано в машиностроении, станкостроении и автомобильной промышленности,Цель изобретения - повышение точности измерений за счет сокращения количества определяющих параметров. 10На фиг, 1 представлена схема устройства, реализующего способ измерения геометрических параметров колец; на фиг, 2 -траектории 1 тр сканирования торцовой поверхности контролируемого объекта. 15Устройство (фиг.1) содержит лазер 1, полупрозрачное зеркало 2, систему 3 сканирования из двух оптических клиньев, линзы4 - 5, фотоприемники 6 - 7, усилители 8-9 фототока и электронный блок 10 формирования и индикации выходного сигнала.Контролируемое изделие 11 установлено залинзой 4 (фиг,1),Способ реализуют следующим образом. 25Световой пучок от лазера 1 через полупрозрачное зеркало 2, систему 3, состоящую иэ двух оптических клиньев, и линзу 4нап равля ют на очередное изделие (кольцо)11, установленное в измерительную позицию, соосно световому пучку. Световое излучение, отраженное торцовой поверхностьюкольца 11 в процессе его сканирования, направляют полупрозрачным зеркалом 2 и линзой 5 на фотоприемник 6 в плоскости Р 35регистрации, а в те моменты времени, когда световой пучок либо отклоняется отпродольной оси симметрии кольца 11 наугол увах либо проходит систему 3 без отклонения, его регистрируют фотоприемником 7, Выходной сигнал, по временныминтервалам в котором судят о геометрических параметрах контролируемого кольца11, формируют электронным блоком 10,подключенным к выходам усилителей 8 и 9 45фототока (фиг.1),В процессе сканирования изделия 11 вплоскости Р регистрации осуществляют развертку изображения его торцовой поверхности, для чего траекторию сканирования 50описывают наложением двух независимыхвращательных движений с угловой скоростью ш 1 и г и оптических клиньев системы З,Посредством клиньев производят двапоследовательных отклонения светового пучка от своего первоначального направленияраспространения с последующим восстановлением данного направления линзой 4,В результате данных операций и при условии, что разность скоростей в 1 и в 2 и незначительна, траектория сканирования торцовой поверхности кольца 11 принимает вид архимедовой спирали, периодически переходящей от эакручигвающейся (угол откло- нения светового пучка плавно изменяется от )Ъах до нуля) к раскручивающейся спирали (угол отклонения изменяется от нуля до айвах)За исходное взаимное положение клиньев системы 3 предлагается принять их положение, при котбром суммарный преломляющий угол либо максимален, либо равен нулю. В первом случае фотоприемник 7 устанавливают на пути распространения максимально отклоненного светового пучка, во втором - фотоприемник 7 совмещают с продольной осью симметрии изделия 11 (фиг,1).Для обоих вариантов размещения фотоприемника 7 (фиг,2, а и д) в виде прямых изображена траектория астр сканирования, контролируемого кольца 11.Траектория Ьр характеризуется шестью особыми точками: точкой К (М), соответствующей исходному состоянию оптических клиньев системы 3, точками Ао, Во, Со и Оо, соответствующими моментам касания световым пучком границ торцовой поверхности изделия 11 с его внешней и внутренней образующими, и точкой Цгч), соответствую-. щей моменту возвращения светового пучка в исходное состояние, Временные интервалы между особыми точками содержат всю информацию, необходимую для оценки геометрических параметров изделия 11: интервал тот пропорционален толщине стенки изделия, интервалы 4 и 4 - . значениям его внутреннего бо и внешнего Оо диаметров. Данные временные интервалы выделяются и измеряются блоком 10 при регистрации фотоприемником 7 сигналов 12 и 13, и фотоприемником 6 сигналов 14 и 15, соответствующих перекрытиям светового излучения стенками иэделия 11. При этом сигналы 12 и 13(16 и 17) определяют моменты начала и завершения процесса сканирования контролируемого изделия.Если отверстие кольца несоосно с его продольной осью симметрии, то сигналы 14 и 15 имеют по одной группе коротких импульсов (фиг.2, б-е). Это объясняется тем, что при сканировании несоосного кольца особые точки Во и Со траектории 1 тр формируются не в один определенный момент времени, а периодически воспроизводятся в течение некоторого интервала В,8" И СС, пропорцицонального эначе- г1668857 51015 нию несоосности, величину которой можно определить по разности значенийгт и тт" сигйалов 22 23,При этом несколько уменьшается интервал МС (время 0,5 т" ) относительноМСя (время 0,54 , настолько же увеличивв.ется интервал В ч (время 0,5 тд ) относительно Воч (время 0,54 ), что и позволяетисключить влияние несоосности на результат измерения внутреннего диаметраконтролируемого изделия при втором варианте расположения фотоприемника 7(фиг.2,е).Если очередное изделие 21 смещено относительно оптической оси линзы 4, т.е. если есть погрешности базирования иэделия,вызывающие биения при его сканирова нии, сигналы 22 и 23 имеют по две группыкоротких имлульсов фиг,2 в и ж. Однакоинтервалы А А и В В, С С и О О воспроизведения особых точек Ао, Во, Со и Оо вэтом случае равны. Поэтому для позиции Ьистинным значением внутреннего Оо ивнешнего Оо диаметров изделия соответствуют интервалы В С (время ф и АО(время тб), а для позиции г - суммарноезначение интервалов времени 0,5 гК,0,5 й и 0,5 то", 0,5 то. Именно этот факт,что при погрешностях базирования контролируемых изделий (биения) не отражаются на интервалах АоВо (А В ) и СоОо(С О), и позволяет выявить и измеритьвеличину несоосности изделия 11 при наличии биений(фиг, 2, г и э).Таким образом, как показано на позициях а-г (фиг,2), в способе по первому варианту расположения фотоприемника 7 дляопределения значений внутреннего ивнешнего диаметров иэделия 11 требуетсяизмеритьинтервалы времени 4 иб необходимого для прохождения световым пучком участков ВоСо (В С ) и АоОо (А Р) еготраекториитр сканирования. По второму. варианту (позиции д-з, фиг,2) для опредв 6ления значений бо и Оо требуется измерить суммарную длительность интервалов времени. необходимого для прохождения световым пучком участков МСо ( С ), В й (Вй) и МО (О), А(А ч). Для определения наличия несоосности и измерения ее величины как по первому, так и по второму вариантам размещения фотоприемника 7 необходимо найти разность временных интервалов тт итт" (участки СО, (СО ) и АоВ (А В ) тректории Ьр. При этом достоинство второго варианта заключается в том,что интервалы тт, который по длительности больше, чем тт", всегда предшествует интервалу тт", Достоинством первого варианта является нахождение бо(и Оо) не по двум, а по одному временному интервалу. 20 Формула изобретения1, Способ измерения геометрическихпараметров колец, заключающийся в том, что формируют коллимированный световой пучок, сканируют им контролируемое коль цо, регистрируют прошедшее и отраженноеот контролируемого кольца световое излучение, преобразуют это излучение в электрические импульсы и по временным интервалам между импульсами судят о гео метрических параметрах кольца, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, перед сканировани-,.ем контролируемого кольца направляют световой пучок параллельно оси контроли руемого кольца, а сканирование осуществля. ют путем вращения пучка вокруг оси контролируемого кольца с изменением расстояния между пучком и осью контролируемого кольца.40 2. Способ по и 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что регистрацию отраженного излучения осуществляют в промежутке времени между двумя последовательными моментами максимального смещения светового 45 пучка от оси контролируемого кольца.ю рф 2 уф фф уфа уа Райке 2 Корректор О, Кундр Гол овач еда 49 Тираж к ПодписноеИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская на 0., 45 Проиэеодстаенно-издателкски й комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ В