Устройство для контроля формы изделий

СОЮЗ ПОПЕ СКИХСО ИАЛИС 1 ИЧГСКИРЕСПУБЛИК и 9) (11)(71) Гомельский госуда енныи универси тенк(54) УСТРО МЫ ИЗДЕ (57) Изобр измерител ния явля применени изделий из ала путем ных и рас етение относится к ко ьной технике. Целью ется расширение я путем обеспечения оптически прозрачно устранения влияния и сеянных на изделии нтрольно- изобретеобласти контроля о матери- еломлен- световых ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССМ 1211602, кл. 6 01 В 21/00, 1983 ЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФОРпотоков на измерения и повышение точности контроля за счет устранения влияния дифрагированных на краях изделия лучей, Использование фильтров 9 и 10 высоких пространственных частот уменьшает влияние дифракции на результаты измерений, Свет от осветителя 1 светоделительным элементом 4 разделяется на два потока и напоавляется через системы 2 и 3 на края изделия 30. Высокие пространственные частоты задерживаются фильтрами 9 и 10, обеспечивая четкие теневые изображения краев изделия 30 на диафрагмах 11 и 12.Световые потоки суммируются зеркалами 13 и 14 и светособирающим элементом 15, регистрируются фотоприемником 16, затем сигналы подвергаются автоматической обработке. Степень отклонения формы изде- Б лия 30 определяют по изменению уровня фоновой засветки диафрагм 11 и 12 при вращении изделия 30, 1 ил.5 10 20 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для контроля формы и диаметра иэделий округлой формы, изготовленных иэ оптически прозрачных и непрозрачных материалов.Целью изобретения является расширение области применения устройства путем обеспечения контроля также и иэделий из оптически прозрачного материала путем устранения влияния преломленных и рассеянных на изделии световых потоков на измерения, и повышение точности контроля эа счет устранения влияния дифрагированных на краях изделия лучей,На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства,Устройство содержит осветитель 1, две оптические измерительные системы 2 и 3, светоделительный элемент 4, установленный на входе систем 2 и 3, каждая из которых состоит изустановленных последовательно по ходу светового луча поворотного зеркала 5(6), конденсора 7(8), фильтра 9(10) высоких пространственных частот(ФВПЧ), щелевой диафрагмы 11(12) и второго поворотного зеркала 13(14), свето- собирающий элемент 15, установленный на выходе систем 2 и 3, фотоприемник 16, усилитель 17, вход которого подключен к выходу фотоприемника 16, усилитель 18 низкой частоты, соединенный с выходом усилителя 17, датчик 19 размера изделий, выход которого подключен к соединенным последовательно второму усилителю 20, выпрямителю 21, делителю 22, индикатору 23 деформации, индикатору 24 сортности изделий, сумматор 25, задатчик 26 уровня светового потока, регулятор 27 уровня светового потока, подключенный к выходу сумматора 25, блок 28 питания, выход которого подключен к входам осветителя 1, усилителей 17, 18 и 20, индикатора 24 сортности, задатчика 26 уровня светового потока и регулятора 27 уровня светового потока, При измерении блок 29 вращения изделий поворачивает установленное на нем изделие 30, Выход усилителя 17 подключен к входу сумматора 25, к второму входу которого подключен задатчик 26 уровня светового потока,Устройство работает следующим образом,Световой поток от осветителя 1 попадает на входной светоделительный элемент 4 и через него на две оптические измерительные системы 2 и 3. В этих системах световой поток, попадая на поворотные зеркала 5 и 6, отклоняется на угол 90 о, Потоки направлены параллельно друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной оси вращения контролируемого изделия 30. Далее полученные световые по 1 оки, пройдя конденсоры 7 и 8, попадают на края контролируемого изделия 30, на которых часть излучения, перекрытая краями изделия 30, претерпевает преломление и рассеяние, образуя спектр пространственных частот высоких порядков. Кроме того, при проведении контроля изделий, изготовленных как иэ оптически прозрачных, так и непрозрачных материалов, световые потоки на краях контролируемого изделия 30 дифрагируют, что также приводит к образованию спектра высоких пространственных частот. Пройдя контролируемое иэделие 30, световые потоки, содержащие спектр высоких пространственныхчастот, направляются на входы ФПВЧ 10 и 9, на выходах которых излучение содержит только пространственные частоты низкихпорядков, т,е, на выходах ФВПЧ 9 и 10 получаются четкие теневые изображения краевконтролируемого изделия 30 независимо от оптических свойств материала, из которых изделие изготовлено.Далее теневые изображения края иэделия 30 через щелевые диафрагмы 11 и 12,расположенные на одном заданном по высоте изделия уровне, симметрично относительно центра блока 29 вращения изделия при помощи поворотных зеркал 13 и 14 проектируются на светособирающий элемент15, а с его выхода - на фотоприемник 16, представляющий собой фотоэлектронный умножител ь.Оптические системы 2 и 3 с помощью регулятора 27 уровня светового потока могут перемещаться в горизонтальной плоскости параллельно друг другу и си метрично относительно оси вращения блока 29. При этом вся оптическая часть устройства автоматически юстируется так, чтобы теневыеизображения края контролируемого изделия 30 перекрывали половину площади каждой из идентичных щелевых диафрагм 11 и12, расположенных в одной плоскости и на одном уровне, что достигается симметричным расположением и перемещением в разные стороны и навстречу друг другу регулятором 27 уровня светового потока систем 2 и 3.В результате одинаковой и равной фоновой засветки обеих диафрагм 11 и 12 в фотоприемник 16 подается суммарный световой поток, уровень которого определяется уровнем фоновой засветки диафрагм 11 и 12.Таким образом, сигнал, снимаемый с фотоприемника 16, зависит от уровня фоновой засветки, т.е, расположения оптических осей систем 2 и 3.Да 1 чик 19 размера изделий определяет расстояние между оптическими осями систем 2 и 3, являющимися касательными к поверхности изделия 30, по заданному уровню светового потока, поступающего на вход фотоприемника 16. При полностью закрытых диафрагмах 11 и 12 (затененных иэделием) уровень сигнала с выхода фотоприемника 16 после усилителя 17 ниже сигнала с выхода эадатчика 26, в результате чего с выхода сумматора 25 на вход регулятора 27 выдается отрицательный сигнал, что приводит к увеличению расстояния между оптическими осями систем 2 и 3 до полного согласования выходных сигналов усилителя 17 и задэтчика 26 и получения на выходе сумматора 25 нулевого сигнала. При открытых диафрагмах уровень светового потока выше заданного, сигнал на выходе усилителя 17 больше сигнала эадатчика 26, в результате чего с выхода сумматора 25 на вход регулятора 27 подается положительный сигнал, что приводит к уменьшению расстояния между оптическими осями систем 2 и 3 до получения заданного уровня светового потока.Контролируемое изделие 30, находящееся между двумя световыми потоками, в процессе измерения вращается на блоке 29 с определенной и постоянной частотой. В случае отсутствия изменения формы изделия 30 фоновая засветка каждой щелевой диафрагмы 11 и 12 постоянна, суммарный поток, подаваемый на фотоприемник 16, и выходной сигнал фотоприемника 16 не изменяются. При несоосной установке изделия возможна неравномерная фоновая засветка диафрагм 11 и 12, которая чередуется и в силу использования двух световых потоков, суммируемых на выходе оптиче-. , ских систем 2 и 3 элементом 15, обеспечивает стабильность уровня входного сигнала фотоприемника 16.Контролируемое иэделие 30 в процессе вращения блока 29 в связи с изменением его линейного размера на измерительном уровне обеспечивает изменение уровня фоновой засветки диафрагм 11 и 12, что, в свою очередь, приводит к колебаниям уровня суммарного светового потока с частотой, равной частоте суммарного вращения блока 29. Амплитуда колебаний светового потока пропорциональная разности максимального и минимального диаметров изделия 30, а ошибка измерения обратно пропорциональна квадрату расстояния осветителя 1 и фотоприемника 16,Формируемый в фотоприемнике 16 сигнал поступает на вход усилителя 17, с выхода которого снимается интегральный20 45 5055 ределенному заданному уровню. Входной сигнал индикатора 23 и 24 пропорционален разности максимального и минимального диаметров изделия 30 и обратно пропорционален среднему диаметру контролируемого изделия 30. В индикаторе 24 сортности иэделия входной сигнал разделяется по уровням, характеризующим сортности изделия, и в виде дискретных сигналов подается на выход устройства. Формула изобретенияУстройство для контроля формы изделий по авт. св. М 1211602, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения области использования путем обеспечения контро 25 30 35 40 сигнал, пропорциональный уровню фоновой засветки обеих.диафрагм 11 и 12, и переменный сигнал, пропорциональный изменению диаметра иэделия 30 в процессе его вращения с постоянной частотой на блоке 29,Постоянный интегральный сигнал с выхода усилителя 17 поступает на вход сумма. тора 25, к другол 1 у входу которого подключен ээдэтчик 26, э переменный сигнал усилителя 17 через дополнительный усилитель 18 низкой частоты поступает на вход датчика 19 (реостата), определяющего расстояние между оптическими осями систем 2 и 3. Выходной сигнал сумматора 25поступает на вход регулятора 27 уровня светового потока, осуществляющего в зависимости от размера контролируел 1 ого изделия путем параллельного перемещения систем2 и 3 установку заданного суммарного светового потока на фотоприемник 16 путел 1 изменения фоновой засветки диафрагм 11 и12 краем контролируемого изделия, Таким образом, фоновая засветка диафрагм 11 и 12 остается постоянной независимо от геометрических размеров изделия, а уровень колебания светового потока пропорционален разности максимального и минимального диаметров изделий 30,Переменный сигнал с выхода реостата 19, являющегося делителем напряжения, через усилитель 20 поступает на вход выпрямителя 21, подключенного своим выходом через делитель 22 напряжения к индикатору 23 деформации и индикатору 24 сортности изделий, снабженному устройством выдачи управляющего сигнала на сортирующий манипулятор, Переменный электрический сигнал, пропорциональный деформации изделия, поступает на выпрямитель, выходной сигнал которого, поступая в индикатор 24 сортности, распределяется на четыре дискретных сигнала, каждый иэ которых соответствует опЗаказ 3498 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 ля также и изделий из оптически прозрачного материала и повышения точности, оно снабжено фильтром высоких пространственных частот, установленным по ходу лучей в оптических измерительных системахперед щелевыми диафрагмами.