Способ контроля геометрических параметров колец

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1675664 А 1 19) 01 В 11/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ ВТОРСКО(71) Волжское объедву легковых автомо(56) Авторское свидМ 1545725, кл. 6 01 33инение по производстилей "Автоваз" тельство СССР В 11/00, 1987. 4 ъ ОСУДАР СТ ВЕ ННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КОЛЕЦ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для бесконтактного контроля внешнего и внутреннего диаметров объектов кольцевой формы, их толщины, а также таких параметров, как несоосность, выпуклость или вогнутость торцовых поверхностей. Цель изобретения - повышение точности контроля за счет сокращения количества определяющих параметров. Пучок лазера 1 сужают коллиматором 2 и напр онную решетку 4, Вращением решетки 4 с угловой скоростью и, световой пучок преобразуют в набор конических световых поверхностей, иэ которых диафрагмой 5 выделяют две поверхности Ф 1 и Ф 2, образующими которых являются лучи первого 111 и второго 121 порядков дифракции, Линзами 6 и 7 обеспечивают воэможность линейного смещения со скоростью Ч 0 общей вершины 0 в направлении к контролируемому обьекту 16. Этим самым осуществляют развертку иэображения объекта 16 в плоскости регистрации отраженных им световых потоков. Развертку изображения торцовой поверхности обьекта 16 формируют в плоскости фотоприемника 11, а развертку изображения внутренней поверхности - в плоскости фотоприемника 12. Сигналы фотоприемников 11 и 12 обрабатываются в электронном блоке 15 и по его выходному сигналу судят о геометрических параметрах обьекдиафрагмой 5 выделяют две поверхности Ф 1 и 40 45 50 55 Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для бесконтактного контроля внешнего и внутреннего диаметров объектов кольцевой формы, их толщины, а также таких параметров, как несоосность, выпуклость или вогнутость торцовых поверхностей.Цель изобретения - повышение точности контроля за счет сокращения количества определяющих паг)аметров.На фиг,1 приведена схема устройства, реализующего способ контроля геометрических параметров колец, на фиг.2 - схема, поясняющая принцип сканирования обьекта; на фиг,З - объект с различными видами дефектов и соответствующие им результаты сканирования,Устройство, реализующее способ, со. держит лазер 1, коллиматор 2, зеркала 3, дифракционную решетку 4, диафрагму 5, линзы 6-7, полупрозрачное зеркало 8, линзы 9 - 10, фотоприемники 11-12, усилители 13-14 фототока и электронный блок 15 формирования и индикации выходного сигнала (фиг.1), Продольная ось симметрии контролируемого объекта (кольца) 16 выставлена вдоль главной оптической оси линзы 7(кольцо 16 расположено в измерительной позиции). Возможные направления линейного Ч, смещения элементов схемы, объединенных на фиг,1 плоскостью К, и вращения а)о решетки 4 показаны стрелками.Способ реализук)т следующим образом.Световой пучок о от лазера 1 линейно сужают коллиматором 2 и зеркалами 3 направляют на дифракционную решетку 4 (фиг.1), Вращением решетки 4 с угловой скоростью во световой пучок о преобразуют в набор конических поверхностей, из которых Ф, образующими которых являются лучи первого 12) и второго 2)рг) порядка диф.ракции. При этом линзами б и 7 обеспечива.ют возможность линейного смещения со скоростью Чо общей вершины О поверхностей ф)(2) в направлении к контролируемому объекту (кол ьцу) 16, и редв ар и тел ь но устанавливаемому в измерительную позицию (плоскость 6 на фиг,1). Этим сочетанием углового а)о и линейного Чо смещений элементов схемы контроля осуществляют развертку изобракения объекта 16 в плоскости регистрации отраженных им световых потоков, при этом развертку изображения торцовой поверхности кольца 16 формируют в плоскости фотоприемника 11 через полупрозрачное зеркало 8 линзой9, а развертку изображения его внутренней поверхности - линзой 10 в плоскости фотоприемника 12. 5 10 15 20 25 ЗО 35 Фотосигналы, регистрируемые приемниками 11-12 и усиленные усилителями 13 - 14, направляют в электронный блок 15 формирования и индикации выходного сигнала, по которому судят о геометрических параметрах очередного кольца 16.В процессе контроля коническими поверхностями Ф 1 и Фг последовательно высвечивают участки са (Зе) и ам (еп) профиля обьекта 16, выделяют моменты времени прохождения общей вершины О пяти особых точек Со, Мо, Зо, ео и йо ее траектории смещения, соответствующих пересечениями 1, 1,11, 1 У и У световых конусов Ф) и Ф с границами между торцами контролируемого кольца 16 и его образующими (внешней и внутренней) (фиг,2). На фиг,2 показано начальное взаимное положение вершины 0 и изделия, предшествующее процессу сканирования: световой конус Ф) описывает кольцо 16, не касаясь его торца с 5.В момент пересечения луча 111 с точкой с начинает сканирование профиля сам (зеп) изделия (кольца 16) первой конической поверхностью Ф) (плоскость 1 сечения данного конуса торцом сЯ), которое заканчивается в момент касания лучом 11 ф) точки м дальней по отношению к световому пучку о торцовой поверхности контролируемого кольца 16 (плоскость 11), При этом вершина С) (линза 7 и элементы (8. 9 и 11) схемы контроля, объединенные на фиг.1, 2 плоскостью й) сместится на расстояние СоМо, информация о положении особой точки Ао сечения У при формировании выходного сигнала не используется;При дальнейшем смещении вершины 0 (линзы 7) профиль зеп (сам) изделия (16) сканируется световым конусом Фг (плоскости 11, 1 У, У и соответствующие им особые точки Зо, го и Мо), Благодаря тому, что тангенсы углов у) и уг наклона лучей), (1)2) и 1 гг (121) являются образующими поверхностей Ф 1 и 1)г к направлению распространения светового пучка о соотносятся как один к двум, соотношения расстояний между особыми точками траектории смещения вершины 0 и геометрическими параметрами изделия (16) будут следующими: С.(А.) - 2 т, Сомо - (21 т+ 4,), зо ео - т, Зобо (т + 1 о), Со 5 о 0 5 До Мойо 0,5 бо, ео Ко(АоМо) - о, где т - толщина стенки, До - внешний диаметр, бо - внутренний диаметр,о - толщина контролируемого кольца 16.В процессе сканирования фотоприемниками 11-12 формируют по два прямоугольных импульса 1, 12 и 1, 12т тдлительностью, пропорциональной расстоянию между соответствующими особымиточками траектории г смещения вершины 0 (позиции а-щ на фиг.З). На позиции а показан объект без дефектов его профиля (внутренняя и внешняя образующие соосны, торцы перпендикулярны оси симметрии) и точно сьюстированное в измерительную позицию(биения при сканировании отсутствуют). Поэтому для данного объекта обозначения его параметров До, со,1 т", 1 о (позиция а), особых точек Со, Ао, Мо, йо, Ео, Яо траектории г (позиция в) и временных интервалов тоо, т 3, тот, т, пропорциональных значениям До, бо, 1 то и 1 о (позиции б и г) снабжены индексом о, Выпуклость ближней относительно сканирующего излучения (относительно вершины 0) торцовой поверхности контролируемого обьекта (позиции д-з) проявляется в изменении положения особых точек С и Я относительно точек11 11Со-Яо позиции в. При вогнутости (позиции и-м) индекс имеют четыре особые точки; А, М, е и 11, расстояния между которыми при этом сохраняются (времена г и 0,5 т 3) Смещение особых точек объясняется сокращением при выпуклости и увеличением при вогнутости времени сканирования стенки 1 то объекта 16 (участков са и еЯ его профиля на позициях д и ц) на время дтв, пропорциональное размеру соответствующего дефекта.Несоосность внутренней с внешней поверхностью контролируемого обьекта (позиции Н и р) и погрешности при юстировке изделия в измерительную позицию, вызывающие биения при сканировании (позиции с - ф)гха 1 актеРизУютсЯ Наличием У сигналов 1 т( 1,2 ) и 1 (11, 12 ) групп коротких импульсов. Это объясняется тем, что при сканировании таких объектов особые точки формируются не в один определенный момент времени, а периодически воспроизводятся в течение некоторого интервала времени. пропорционального значению дефекта "несоосность" (время д г) или амплитуде биений (время д т ). Отрезок СС траектории смещения 7, на котором происходит периодическое воспроизведение особой точки Со, характеризуется тем, что при достижении лучом 11 ф) точки С торцовой поверхности сЯ луч 12(1) все еще описывает внешнюю поверхность обьекта 16, не касаясь торца сЯ. Полностью световой конус Ф перекрывается объектом на отрезке С М1 траектории л. За время прохождения общей304050 Формула изобретения Способ контроля геометрических параметров колец, заключающийся в том, чтоформируют два световых зондирующих пучка, направляют их под углами + а соответственно, симметрично оси контролируемого кольца, сканируют кольцо этими пучками, регистрируют световое излучение, прошедшее и отраженное от контролируемого кольца, преобразуют световое излучение,прошедшее и отраженное от контролируемого кольца, в последовательность электрических импульсов и по временныминтервалам между импульсами судят о геометрических параметрах контролируемого кольца, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля, дополнительно формируют два световых зондирующих пучка, направляют их подуглами 3 соответственно, симметрично оси контролируемого кольца, значения которых удовлетворяют соотношению то( +3) 2 щ (.ф. а), а сканирование кольцаосуществляют путем вращения зондирующих пучков вокруг оси контролируемого кольца и изменения расстояния между плоскостью контролируемого кольца и точкойпересечения зондирующих пучков. вершиной 0 отрезка А А траектории г ска 1 11нирующий луч периодически переходит сторцовой на внутреннюю поверхность иобратно, а за время прохождения верши 5 ной О отрезка М М сканирующий свето 1 11вой луч то перекрывается внутреннейповерхностью со стороны дальнего по отношению к сканирующему излучению торца объекта 16, то проходит его, не касаясь10 внутренней поверхности. Отрезки ЯЗ,1к к к и М й на позициях и - у аналогичны1отрезкам С С, А А и М М, но с той лишьразницей, что в данном случае изделием .периодически перекрывается не Ф, а коническая поверхность 1.На позициях х - щ (фиг.З) показан результат сканирования несоосного объектапри наличии биений, У сигналов и 12 дляттакого изделия, как и при биениях соосногоизделия, формируется по две группы коротких импульсов: на участках С С, М М для1 1 1111 и на участках Я Я й К траектории г длят1111сигнала 12 (пози ция Ш ш), однако размерытэтих участков в отличие от позиции у неоди 25 наковы,ХаРаг. Г о фо ГЛг. 2 4 Гн се За 7 уаф 11Гф у Б 7 У